KR20020077930A

KR20020077930A - 유리 스페이서

Info

Publication number: KR20020077930A
Application number: KR1020027011428A
Authority: KR
Inventors: 도로시 마르뗑; 르네 쥐; 디디에르 주쎄
Original assignee: 쌩-고벵 글래스 프랑스
Priority date: 2000-03-07
Filing date: 2001-03-07
Publication date: 2002-10-14
Anticipated expiration: 2021-03-07
Also published as: ATE304518T1; US6914371B2; WO2001066478A1; DE60113387D1; DE60113387T2; KR100798432B1; EP1261555A1; US20030137230A1; AU2001239353A1; JP2003526187A; FR2806075B1; EP1261555B1; ES2249421T3; CN1230396C; CN1427806A; FR2806075A1

Abstract

본 발명은 2개의 기판을 이격된 채로 유지시키도록 설계된 유리 스페이서에 관한 것으로, 상기 스페이서의 유리 매트릭스는 10^-13내지 10^-5ohm^-1.cm^-1범위의 부피 전자 전도도를 갖는다. 바람직하게, 상기 유리 스페이서는 또한 90GPa를 초과하는 탄성율을 갖는다.

Description

유리 스페이서{GLASS SPACER}

본 발명이 상기의 응용에 국한되는 것은 아니지만, 전계 방출 스크린(field emission screen)을 생산하는 데 있어서, 2개의 유리 시트(sheet) 사이의 공간을 유지하는데 사용되어 유리 시트의 전체 표면에 대해 일반적으로 수 밀리미터미만의 제한된 두께 공간을 유지하는데 사용되는 스페이서를 참조로 하여 보다 상세하게 설명될 것이다.

이러한 구성물은 디스플레이 스크린을 생산하는 기술이 무엇이든 간에 디스플레이 스크린을 생산하기 위해 널리 탐구되었다. 상기 디스플레이 스크린은 마이크로도트 스크린(microdot screens), 또는 플라즈마 스크린(plasma screens)과 같은, 위에서 언급한 전계 방출 디스플레이(FED) 스크린일 수 있다. 상기 구성물은 진공 글레이징(glazing) 유닛 또는 평평한 램프(lamp)를 생산하기 위하여 탐구될 수도 있다. "평평한 램프"라는 표현은 이 램프의 기술이 무엇이든 간에 이 램프 표면의 적어도 일부에 대해 만곡부(curvature)를 가질 수 있는 램프를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

이것은, 전계 방출 타입의 스크린에서, 진공이 만들어진 제한된 공간은 2개의 유리 시트 사이에 유지되어야만 하기 때문이다. 광 방출 소자는 양극을 구성하는 전면을 형성하는 유리 시트 상에 증착된다. 전자 방출 소자는 음극을 구성하는 후면 상에 위치되는데, 상기 전자는 광 방출 소자를 향해 가속되어 광 방출 소자를 여기(exciting)시킨다.

문서 WO-81/01910에 설명된 바와 같이, 이러한 타입의 스크린, 더욱 상세하게는 외부 유리 시트, 즉 관찰자가 보는 유리 시트는 높은 광 투명도를 가져야만 한다는 것이 알려져 있다.

따라서, 2개의 유리 시트 사이에서 공간을 유지하는 스페이서는 가능한 한 최소한으로 눈에 보여야 한다.

유리 다면체를 제조하기 위하여 문서 EP-0 627 389 A에 의해 이미 공정이 제안된 바 있는데, 이 공정에서 모든 측면이 연마되는 것이 유리한 다각형 횡 단면의 프리폼(preform)은 먼저 인발된 후 몇 개의 로드(rod)로 절단되고, 상기 로드는 함께 연결된 후 다시 바람직한 길이로 잘려지며 그 단부는 연마된다.

이러한 기술로 인해 상기 유리 다면체 각각이, 최소한의 비용으로, 의도하는 응용이 요구하는 것과 똑같은 매우 작은 크기를 갖도록 하는 매우 어려운 크기로 유리 스페이서가 생산될 수만 있다면 이 기술은 바람직한 것이다.

이것은 마이크로도트 스크린과 같은 디스플레이 스크린의 경우에 스페이서가분리된 즉 "흑색 매트릭스(black matrix)" 스트립 상에서 매우 정확하게 위치되어야만 하기 때문이다. 이러한 분리 스트립은 칼라 픽셀(pixel)을 한정하기 위하여 한 방향에 또는 직각을 이루는 두 방향에 제공된다. 상기 스페이서는 픽셀 영역에서 다른 것을 침해하지 않도록 위치되어야 한다.

그러므로, 분리 스트립 상에 위치된 스페이서는 특히, 디스플레이 스크린의 경우에 외부 유리 시트 즉, 관찰자와 면하는 유리 시트를 통하여 보여지면 안된다.

그럼에도 불구하고, 디스플레이 스크린이 사용되면, 스페이서의 위치는 상기 스페이서 주위의 밝은 영역 또는 어두운 영역의 형상 때문에 보일 수 있게 된다. 물론, 디스플레이 스크린의 특별한 경우에, 이러한 현상은 이미지의 질을 저해시켜 용인할 수 없게 된다. 스페이서 주위에서의 이러한 밝은 및/또는 어두운 현상은 이미 알려져 있고 설명되어 있다. 이러한 현상은 사실, 물질의 2차 방출 계수로 인한 스페이서 내에서의 전하의 주입(implantation)에 의한 것인데, 상기 계수는 수용되는 1차 전자의 수에 대한 재방출되는 2차 전자의 수의 비로 정의된다. 계수가 1이 아니면 전하가 양이냐 음이냐에 따라, 전자 경로의 편향에 따른 밝은 또는 어두운 효과를 초래하는 국부 충전 효과(local charging effect)를 일으키게 된다.

이온 전도성인 표준 조성을 갖는 유리로 만들어진 스페이서는 전하가 제거되지 않게 한다. 더욱이, 이러한 조성물은 전기장의 영향 하에서 또는 온도 때문에 쉽게 이동하는 요소를 포함할 수 있다. 그러므로, 예를 들어, 열 사이클(thermal cycle)로 인해 스크린의 생산 도중에 또는 존재하는 전기장으로 인해 상기 스크린을 사용하는 도중에 유리 매트릭스로부터의 구성 요소의 이동을 밝혀 내는 것이 가능하다. 그러나, 이러한 요소의 이동은 예를 들어 상기 타입의 스크린의 경우에 마이크로도트의 오염을 일으킬 수 있다.

국부 충전 효과와 관련된 이러한 단점을 방지하기 위한, 이미 제안된 바 있는 해결책은 전자 전도를 얻기 위하여 스페이서에 표면 코팅을 하는 것이다. 이런 타입의 해결책은 스페이서가 제조된 후 처리되는 것을 요구하기 때문에 비싸다는 단점을 갖는다. 더욱이, 복잡한 모양의 스페이서의 경우, 특히 코팅층의 두께가 균일하게 되는 것이 어렵기 때문에 전하 제거에 있어서 불규칙하게 될 수 있어서, 다시, 절연 파괴(breakdown)될 위험을 초래한다.

본 발명은 2개의 평평한 기판(substrate)을 분리시킨 채로 유지하기 위한 유리 스페이서에 관한 것으로, 상기 유리 스페이서의 유리 조성은 유리 스페이서를 사용할 때, 유리 스페이서의 "비 가시성"이 지속되도록 보장하거나 더욱 정확하게는 유리 스페이서의 저 가시성이 지속되도록 보장한다.

도 1은 본 발명에 의한 스페이서를 생산하는 디바이스에 대한 도면.

도 2a, 도 2b, 도 2c 및 도 2d는 본 발명에 의한 다양한 시료(도 2c 및 도 2d)와 비교 시료(control specimen)(도 2a 및 도 2b)의 전자 전도를 도시하는, 주사 전자 현미경으로 찍힌 이미지.

도 2aa, 도 2ba, 도 2ca 및 도 2da은 도 2a, 도 2b, 도 2c 및 도 2d에서 도시된 이미지에서 각각 AA', BB', CC' 및 DD'을 통과해서 얻어지는 회색 레벨의 프로파일에 대한 도면.

그리하여, 특히 비용면에서 기존의 해결책이 갖는 단점을 갖지 않고, 예를 들어 2개의 평평한 기판을 이격된 채로 유지시키는 기능을 수행하며 사용하는 도중에 거의 보이지 않는 스페이서를 생산하는 과제가 주어졌다.

본 목적은 2개의 기판을 이격된 채로 유지시키고, 그 유리 매트릭스가 부피 전자 전도도(volume electronic conductivity)를 나타내는 유리 스페이서에 의한 본 발명에 따라 달성된다. 전하를 제거하는 데 있어서 만족스러운, 스페이서의 이러한 전자 전도도 특성은 주사형 전자 현미경(scanning electron microscope)을 사용하는 실험에 의해 설명될 수 있다. 이 후에 상세히 설명될 이 실험은 이미지에 대한 어떠한 휘도 불균일(brightness inhomogeneity)도 일으키지 않는 만족스런 전자 전도도에 관해 설명한다.

바람직하게, 전자 전도도는 50℃에서 10^-13내지 10^-5ohm^-1.cm^-1이고 바람직하게는 10^-12내지 10^-8ohm^-1.cm^-1이다.

상기 전도도는 두께가 1mm인 유리 시료 상에서 이 시료의 양측에 서로 마주보도록 위치된 2 ×3mm²크기의 2개의 백금 전극 사이에 전압을 인가함으로써 측정된다. 인가된 DC 전압은 -100볼트와 100볼트 사이에서 변하며 전압과 함께 전류의 선형 변화가 관찰된다. 더욱이, 상기 측정은 온도를 50에서 250℃로 변화시키면서 체크되었다. 다양한 주파수 및 다양한 온도에서 측정하거나 시료가 100볼트의 DC 전압 및 200℃의 온도에 있을 때 전도도의 변화를 관찰함으로써 전자 전도도가 이온 전도도와 구별된다. 이온 전도성 시료의 경우에, 시간 함수에 따라 전도도의 급격한 감소가 관찰된다. 전도도의 이러한 감소는 이온의 이동성 때문인데, 이온은 예를 들어 Na 이온과 같이 전기장에서 쉽게 이동한다. 반대로, 전자 전도성 시료의 경우에 전도도는 시간에 대해 거의 안정적이다.

본 발명에 의해 생산된 스페이서는 그 표면에 나타나는 전하를 제거할 수 있게 한다. 벌크(bulk)에서 그 전자 전도도가 얻어지는 이러한 스페이서에는 그러므로 상기의 특성을 얻기 위하여 층을 증착시키는 것과 같은 값비싼 후속 처리를 하지 않으며 그러므로 지금까지 알려진 것보다 경제적으로 생산된다.

이러한 스페이서는 또한 유리 스페이서가 전계 방출 디스플레이(FED) 스크린에 속한 2개의 유리 시트를 분리시키기 위해 사용될 때, 소위 "절연 파괴(breakdown)" 효과의 어떠한 위험도 방지한다는 매우 유리한 특성을 갖는다.이것은 절연 파괴 효과가 전하의 축적으로부터 발생하고 절연 소자의 말단 사이에서 일어나기 때문이다. 그러나, 전하를 제거하여 누출 전류를 만드는 본 발명에 의한 스페이서는 절연 파괴의 어떠한 위험도 방지한다. 이러한 스페이서의 전자 전도는 스페이서가 보관될 때 상기 스페이서 상의 정전기 전하를 방지한다는 장점도 갖는다. 본 발명자들은 또한, 종래 기술로 생산된 스페이서는 보관 중에 쉽게 정전기 적으로 하전되는 경향이 있는데, 이는 예를 들어 스크린 상에 스페이서를 위치시키는 후속 작업을 어렵게 만든다고 설명하였다. 본 발명에 의한 스페이서는 이런 타입의 결점을 방지할 수 있다.

그러나, 에너지 효율이라는 이유로, 스페이서의 전자 전도를 통한 전력 손실은 고정 수치미만으로 유지되어야 한다. 예를 들어, 마이크로도트 스크린에 대해서는 1 내지 50W/m²이다.

본 발명에 의한 스페이서는 몇몇의 산화 상태로 존재하는 전이 원소의 산화물을 적어도 1% 포함하는 유리 매트릭스로 제조되는 것이 바람직하다. 본 발명에 의한 스페이서의 유리 매트릭스는 바람직하게 다음의 몰분율(molar proportions)로 아래의 성분을 포함한다.

SiO₂	25 내지 75%
Al₂O₃	0 내지 40%
ZrO₂	0 내지 10%
R₂O	0 내지 10%
R'O	0 내지 40%
몇몇의 산화 상태로 존재하는 전이 원소의 산화물	1 내지 30%

여기서, R = Li, Na 또는 K 이고

R' = Mg, Ca, Sr 또는 Ba 이다.

본 발명에 따라, "전이 원소"라는 표현은 주기율 표의 전이 원소를 의미하는 것으로 이해된다. 전이 원소에는 특히, 몇몇의 산화 상태로 존재할 수 있는 특정 희토류가 포함된다.

SiO₂는 네트워크 형성 산화물인데, 그 함량은 용융점을 낮추기 위해 73%미만이고, 노(furnace)를 구성하는 내화 물질의 과도하게 빠른 분해를 방지하는 것이 바람직할 것이다. 더욱이, 생산될 스페이서의 기계적 특성 특히, 탄성율(modulus of elasticity)을 우선적으로 생각하는 것이 바람직하다면 SiO₂의 함량은 55%미만이 되는 것이 바람직할 것이다. 25%미만에서는 유리의 안정성이 불충분하게 되며 불투명해질 위험성이 증가한다.

Al₂O₃는 유리 매트릭스에 안정화시키는 역할을 제공하고 특히 낮은 실리카 함량에 대하여 불투명화의 위험을 제한하도록 한다. 상기 산화물이 5%를 초과하면, 산화물은 바람직하게 스페이서의 기계적 특성, 특히 탄성율을 개선하는 데 도움을 준다. 상기 산화물의 함량은 고온에서 유리 매트릭스의 점도가 너무 높지 않도록 바람직하게는 35%미만이고 더욱 바람직하게는 20%미만이다.

Al₂O₃와 동일하게, ZrO₂는 응력점 온도(strain point temperature)가 증가되도록 하는데, 이것은 특히 제조하는 중에 열처리되는 스크린을 위한 스페이서의 경우에 중요하다. 그러나, Al₂O₃와는 다르게, ZrO₂는 고온에서 유리 매트릭스의 점도를 증가시키지 않는다. ZrO₂의 함량은 용융을 쉽게하고 불투명화의 위험을 제한하기 위하여 10%를 넘지 않고 바람직하게는 8%를 넘지 않는다.

알칼리 금속 산화물에 대하여, 이 산화물은 본질적으로, 유리 생산 조건, 보다 상세하게는 녹는점 및 고온에서의 점도를 허용 범위 내에 유지하도록 하기 위하여 그리고 용융 도중에 조성물의 균일성을 개선하기 위하여 유리 매트릭스에 첨가된다. 알칼리 금속 산화물의 함량은 바람직한 전자 전도도를 교란할 수 있는 알칼리 금속 산화물의 이동도 때문에 바람직하게는 10% 미만으로 더욱 바람직하게는 5% 사이로 유지된다. 바람직하게, 산화물 Li₂O의 존재는 기계적인 특성, 특히 탄성율이 요구될 때 바람직한데, 선택적으로 산화물 Na₂O 및 K₂O가 매트릭스에서 완전히 제거되는 것이 가능하다. 그러나, 경제적인 제약이 필수 불가결하다면, 산화물 Li₂O가 매트릭스에서 제거되는 것도 가능한데, 이 산화물은 다른 것들보다 비싸다. 1%미만의 알칼리 금속 산화물 함량은 "양극 결합(anodic bonding)"의 부착(adhesion)을 얻기 위하여 바람직하게 필요한데, 상기 부착은 아래에서 논의될 것이다.

알칼리 토금속 산화물에 대하여, 이 산화물은 알칼리 금속 산화물을 첨가하는 이유와 유사한 이유로 첨가되며, 이 산화물은 불투명화의 위험에 대한 유리의 안정도가 개선되도록 하고 응력점 온도가 증가되도록 한다. 산화물 MgO 및 CaO는 고 탄성율이 요구될 때 특히 바람직하다. SrO 및 BaO와 같은 중금속 산화물은 알칼리 금속 이온의 이동성을 제한하여 결과적으로 이온 전도도를 줄이고 예를 들어 알칼리 금속 이온에 의한 스크린의 오염 위험을 방지하는데 특히 바람직하다.

본 발명은 또한 만족스런 기계적 특성, 특히 만족스런 탄성율을 유지하기 위하여 산화물 B₂O₃가 10%이하 바람직하게는 5%미만의 함량으로 첨가되는 것을 제공한다. B₂O₃는 특히 용융되는 중에 조성물의 균일성을 개선하는 것을 가능하게 하고, B₂O₃는 SiO₂를 대신하면, 상기 조성물의 녹는점을 줄인다. B₂O₃는 또한 고온에서의 점도가 줄어들도록 한다. 본 발명의 다른 변형에 의해, 유리 매트릭스는 보로실리케이트(borosilicate) 타입이고 그러면 B₂O₃의 함량은 8%를 초과하고 바람직하게는 10%를 초과한다.

산화물 P₂O₅는 5%이하의 함량으로 사용되어 특히 스페이서의 기계적인 특성, 특히 탄성율을 과하게 떨어뜨리지 않고 고온에서의 점도를 줄일 수도 있다.

산화물 TiO₂및 ZnO는 특히 유리 조성물의 용융 파라미터(parameter)를 조절하는 것에 대해서 B₂O₃및 P₂O₅의 경우에 언급되었던 이유와 유사한 이유로 사용될 수도 있다. 산화물 TiO₂및 ZnO의 존재는 개선된 기계적 특성 특히 고 탄성율을 얻는 것이 바람직할 때 특히 유리할 것이다.

전이 원소의 산화물은 특히 다음의 원소로부터 선택되는 전이 원소의 산화물이다. Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Nb, Mo, W, Ta, Re, Ru, Os, Rh, Ir. 이들의 함량의 합은 5%를 초과하는 것이 바람직하다. 본 발명은 또한 희토류의 산화물을 첨가하는 것을 제공하는데, 상기 희토류는 특히 Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Tb, Dy, Tm, Yb와 같이 몇몇의 산화 상태로 존재할 수 있다.

유리의 산화환원율(redox), 즉 각 양이온의 가능한 산화 상태 각각의 비율은 용융 분위기가 상대적으로 환원 특성인 것을 조절함으로써, 용융물의 온도에 의해서, 그리고 예를 들어 기체인 코크(coke) 등과 같은 환원 원소를 용융물에 주입시킴으로써 조절된다. 이러한 방법으로 산화환원율을 조절하면 전자 전도를 조절하는 것이 가능하게 되어 전자 전도가 에너지 손실을 제한하면서 전하를 제거할 수 있도록 할 것이다. 더욱이, 에너지 효율을 개선시키기 위해서, 본 발명은 바람직하게 코어에서 스페이서의 전자 전도를 제한하거나 심지어는 제거하고 단지 표면에서 전자 전도를 유지하도록 한다. 이러한 결과는 본 발명에 의해 다음의 방법으로 달성될 수 있다. 유리 매트릭스는 존재하는 모든 전이 원소가 그것들의 가장 높은 산화 상태로 있도록 하는 방법으로 산화 분위기에서 용융된다. 그 후, 스페이서로 전환되는 도중에 또는 그렇지 않으면 스페이서가 얻어지면, 스페이서의 면은 환원 분위기에서 어닐링(annealing)함으로써 전도성이 된다. 환원 분위기의 타입 및 온도 및 어닐링의 지속 기간은 전자 전도도 및 전자 이동이 발생할 표면의 두께를 조절할 수 있게 한다.

본 발명에 의해서, 전이 원소의 첨가는 다른 장점을 가질 수 있다. 이것은 이들 전이 원소가 강력한 착색력(coloring power)을 가질 때, 예를 들어 원소 Fe 및 Cr의 경우에, 스페이서가 증착되는 기판을 통해서 보여지는 적어도 스페이서의 횡단면에 대해서 흑색의 외형을 얻을 수 있기 때문이다. 이러한 흑색 외형으로 인하여 특정 스크린의 경우에, 스페이서는, 픽셀을 한정하고 스페이서가 고정되는 영역과 일치하는 흑색 매트릭스의 구성 요소로 간주될 수 있으므로, 매개하는 "결합" 물질 없이 기판 상에 직접 스페이서를 고정하는 것이 가능하다. 그러므로 제 1 옵션은 흑색 매트릭스 내로 스페이서를 삽입하는 것인데, 스페이서의 크기보다 약간 큰 크기를 갖는 인각(impression)을 노출하기 위하여 흑색 매트릭스 내의 영역은 예를 들어 사진 석판술(photolithography)로 미리 비워졌다. 본 발명자들이 분자 결합은 스페이서의 연마된 단부를 기판의 가열 연마된 표면에 접촉시킴으로써 생긴다는 것을 관찰하였기 때문에, 그리고 기판이 뒤집혀질 때 스페이서가 떨어지지 않는다는 점에서, 본 작업은 스페이서를 기판에 고정시키기에 충분하다고 할 수 있다. 아마도 앞서의 것과 동시에 실행될 수 있는 제 2 옵션은 스페이서의 유리 매트릭스에 알칼리 금속 이온이 존재하는 한, 2개의 물질 사이에 화학적 결합을 만들기 위해서 일정한 전기장 및 온도를 가하는 양극 결합으로 스페이서를 기판에 고정하는 것이다.

다른 추가의 원소는 1%미만의 함량으로 유리 매트릭스 내에 존재할 수 있다. 그것들(As, Sb, F, Cl, SO₃, 등) 은 예를 들어, 용융 및 정제를 용이하게 하기 위해서 첨가되거나 그렇지 않으면, 사용되는 뱃치 물질 내에 불순물의 형태로 도입되거나 내화 물질의 마모에 기인한 불순물의 형태로 도입된다.

본 발명에 의해 한정된 스페이서는 예를 들어 2개의 어두운 시트 사이에서, 10^-5GΩ내지 10⁷GΩ, 바람직하게는 10^-5내지 200GΩ, 더욱 바람직하게는 0.1GΩ내지200GΩ, 더욱 바람직하게는 0.5GΩ내지 200GΩ, 더욱 바람직하게는 1GΩ내지 100GΩ바람직하게는 10GΩ의 전류 흐름에 대한 저항을 갖는다. 그리하여 이러한 스페이서는 전하를 제거하도록 하고, 임의의 밝거나 어두운 영역이 나타나는 것을 방지한다.

본 발명의 바람직한 변형에 따라서, 스페이서를 구성하는 유리 매트릭스는 적어도 90GPa의 탄성율을 갖는다. 스페이서의 이러한 물리적인 특성은 예를 들어 스크린 또는 평평한 램프의 생산과 같이 위에서 이미 언급된 응용을 위해, 스페이서가 2개의 평평한 기판 사이에서 사용되도록 스페이서에 만족스런 기계적 특성을 부여한다. 이것은 특히 스페이서가 예를 들어 진공이 생성된 스크린을 형성하는 평평한 기판에 의해 가해지는 압력을 받게될 때 스페이서의 기계적 강도를 결정하는, 문서 EP 0 627 389 A에 설명된 공정을 따라 생산될 때, 탄성율이 스페이서의 특성이라는 것을 본 발명자들이 입증하였기 때문이다. 문서 US 5 675 212에 설명된 바와 같이 이러한 응용에 대하여 유리 스페이서의 강도를 결정하는 주요 인자는 스페이서의 표면 상에서의 미세균열의 존재라고 지금까지 통상적으로 믿어져 왔다. 그러므로, 본 발명자들은 특히, 문서 EP 0 627 389 A에 설명된 공정을 따라 생산된 스페이서의 경우에, 스페이서의 기계적인 특성은 스페이서의 탄성 불안정성(elastic instability)에 직접적으로 의존하므로 결과적으로, 스페이서의 기계적인 특성은 탄성율에 의존한다는 것을 입증하였다. 본 발명자들은 아무런 다른 간섭없이, 이러한 공정에 의해 스페이서를 제조한 후 스페이서의 특히 두드러진 표면 상태로 이러한 현상을 해석하였다. 즉, 스페이서가 스페이서의 응용에 관련되어 응력을 받을 때, 이러한 공정에 의해 생산된 스페이서는 파열을 일어날 수 있는 결합이 없다.

탄성율에 관한 이러한 특성은 유리 매트릭스의 전자 전도도에 관련되어 제공되는데, 이는 이 후에 설명되는 바와 같이 유리 매트릭스의 탄성율이 전자 전도도에 대해 특별한 장점을 갖기 때문이라는 것을 주목해야만 한다. 그러나, 실제로는 전자 전도도와 무관한 탄성율에 관한 이러한 특성은 또한 상기 스페이서의 응용에 대하여 특히 유익하다. 탄성율에 관한 이러한 특성은 다른 응용 즉, 스페이서가 아닌 유리 제품을 생산하는데 있어서도 유익하다는 것을 또한 주목한다.

140GPa까지 될 수 있는 탄성율값은 유리 매트릭스에 희토류를 첨가함으로써 본 발명에 의해 얻어질 수 있다. 바람직하게, 희토류 산화물 함량의 총합은 1%를 초과하고 바람직하게는 25%를 넘지 않는다. 희토류 산화물은 다음에서 선택되는 것이 바람직하다. Y₂O₃, La₂O₃, Ce₂O₃, Pr₂O₃, Nd₂O₃, Sm₂O₃, Eu₂O₃, Gd₂O₃, Tb₂O₃, Dy₂O₃, Ho₂O₃, Er₂O₃, TM₂O₃, Yb₂O₃, Lu₂O₃.

본 발명은 또한 유리 매트릭스에 질소를 첨가하는 것을 제공한다. 상기 첨가는 140GPa보다 크고 어쩌면 180GPa에 이를 수 있는 탄성율을 얻는 것을 본 발명에 따라 가능하게 한다. 중성 또는 환원 분위기, 예를 들어 아르곤, 질소 또는 질소 및 수소의 혼합물 분위기에서 용융을 수행함으로써, 용융 도중에 질소가 주입될 수 있다. 그 후 질소는 Si₃N₄, AlN 또는 BN의 형태로 뱃치 물질에 첨가된다. 질소는 또한 흑색의 스페이서를 얻는 것을 가능하게 하는 장점을 갖는다.

본 발명에 따라서, 탄성율의 증가는 먼저 상기 스페이서를 포함하는 스크린, 램프 또는 글레이징 유닛의 생산에 있어서 탄성 불안정에 의한 파손의 위험없이 제조할 수 있도록 한다. 이러한 파손 위험의 감소는 스페이서가 일반적으로 얇은, 특히 80미크론 미만의 두께를 갖는 FED 스크린의 경우에 특히 두드러진다.

더욱이, 탄성율이 충분히 크면, 예를 들어 두꺼운 기판, 즉, 3mm를 초과하는 두께를 갖는 기판 또는 강화 기판(reinforced substrate), 특히 화학 처리로 강화된 기판의 경우에, 필요한 기계적 강도를 보장하기 위하여 단위 면적당 설치된 스페이서의 수를 줄이는 것을 계획하는 것이 가능해진다. 이렇게 단위 면적당 스페이서의 수를 줄임으로써, 예를 들어 디스플레이 스크린을 생산할 때 바람직하게도 절약이 가능하다. 더욱이, 단위 면적당 스페이서의 수를 이렇게 줄임으로써 스페이서의 전도도를 증가시킬 수 있는데, 이는 그 수가 적어지면, 각 스페이서의 개별적인 손실은 증가하지만 전체 에너지 손실은 용인할 수 있는 값으로 유지될 수 있기 때문이다. 그러므로 전하가 축적되는 현상을 방지하는 전자 전도도의 역할은 더욱 개선된다.

더욱이, 기계적인 강도에 관해서 탄성율이 미세 균열의 존재보다 더 중요하다는 것을 본 발명자들이 입증하였지만, 스페이서의 형태가 특히 스페이서의 분쇄 저항(crush resistance)에 영향을 미친다는 것이 알려지고 있다. 계획된 응용에 따라서, 스페이서는 2개의 부류로 나눠질 수 있다. 첫째로는 "기둥(pillars)"이라고 불릴 수 있는 스페이서가 있다. 이것들은 종종 디스플레이 스크린 및 진공 글레이징 유닛 및 평평한 램프용으로 사용된다. 그 다음에 보다 기다랗기 때문에"리브(ribs)"라고 불릴 수 있는 스페이서가 있다. 이것들은 종종 디스플레이 스크린용으로 사용된다.

스페이서의 첫 번째 부류 즉, 기둥 타입에 대해서, 이것들은 본 발명에 따라 바람직하게 직각 기둥(right prism)의 형태를 갖는데, 이것의 횡단면은 직각 다각형이고 바람직하게는 십자가 모양이다.

특별히 규정된 유리 매트릭스를 갖는 스페이서는 종래의 조성과 비교했을 때, 표준에 맞지 않는 비율로 희토류, 철 및 알칼리 토금속과 같은 원소를 포함하고 높은 밀도, 더욱 상세하게는 3을 초과하는 밀도를 갖는다. 이러한 밀도는 스페이서를 다루고 설치하는 것을 보다 쉽게 하는 장점이 있다. 이것은 한 단위의 중량이 0.25mg미만일 수 있고 0.09mg일 수 있는, 스페이서의 소형화 경향 때문이다. 이러한 저 중량은 많은 문제를 일으킨다. 첫째로, 스페이서를 제조하는 중에, 스페이서는 개별적으로 검사되고 선적을 위해 사용되는 매트릭스 내에 위치되어야 한다. 이렇게 하기 위해서는, 그리퍼(gripper)가 제공된 로봇이 사용되는데, 스페이서의 중량이 무거울수록 스페이서를 내려놓기가 쉽다. 더욱이, 스크린, 평평한 램프 또는 진공 글레이징의 제조자에 의한 배치 도중에, 개별적인 취급이 앞서와 같이 사용될 수 있으며, 그렇지 않으면 집합적인 배치 공구가 스페이서가 미리 결정된 인각(impression)이 되게 하는 앞서의 단계와 함께 사용된다. 이러한 배치 단계 도중에 중력이 계획적으로 포함되어 밀도의 증가는 항상 바람직하다. 제품의 최종 중량에 대한 밀도의 영향은 기껏해야 몇 그램 정도로 별로 중요하지 않을 것인데, 이는스페이서의 밀도가 일반적으로 m²당 500 내지 10,000이기 때문이다.

스페이서의 고밀도에 관한 이러한 특성은 유리 매트릭스의 전자 전도도 및/또는 탄성율과 관련하여 존재하는데, 이는 특히, 위에서 설명된 바와 같이 유리 매트릭스의 탄성율은 전자 전도도에 대해 특별한 장점을 갖기 때문이라는 것을 주목해야만 한다. 그러나 실제로는 전자 전도도 및/또는 탄성율과는 무관한 밀도에 관한 이러한 특징은 또한 상기 스페이서의 응용에 대해 특히 유익하다. 더욱이, 본 발명은 스페이서의 밀도를 증가시킬 수 있는 앞서 언급된 산화물의 첨가에 국한되는 것으로 이해되서는 안되며, 오히려, 본 발명은 스페이서의 밀도를 증가시키는데 기여할 수 있는 임의의 추가 원소에까지 확장된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의해서, 유리 매트릭스는 530℃초과하는 바람직하게는 550℃를 초과하는 응력점 온도를 갖는데, 그 점 미만에서 유리는 더 이상 점성 거동을 나타내지 않는다. 이러한 값은 예를 들어 마이크로도트 스크린이 제조되는 도중, 특히 주변부를 접합하는 도중에 상기 스크린이 노출되는 온도로 스페이서와 조화될 수 있도록 한다.

본 발명에 의한 유리 매트릭스는 또한 바람직하게, 20 내지 300℃에서 60 내지 95 ×10^-7K^-1, 바람직하게는 80 내지 95 ×10^-7K^-1, 더욱 바람직하게는 85 ×10^-7K^-1을 초과하는 팽창 계수를 갖는다. 이러한 팽창 계수로 인하여 스페이서가 예를 들어 기판 또는 이러한 기판 상에 증착되는 층과 같은 스크린의 다른 구성 요소와 조화될 수 있다. 이러한 팽창 계수값은 "리브" 타입의 스페이서의 경우에 특히 유익하다. 보로실리케이트 타입의 유리 매트릭스의 경우에, 팽창 계수는 30 내지 50 ×10^-7K^-1일 수 있다.

상기 조성물은 특히 문서 EP-0 627 389 A에 설명된 기술을 사용하여 쉽게 용융되고 전환되어 스페이서가 될 수 있다. 상기 문서는 유사 비율(homothetic ratio) 내에서, 얻고자 하는 모양과 유사한 모양의 단면을 갖는 유리 프리폼 또는 로드(rod)를 인발하는 공정을 설명하고 있다. 상기 프리폼은 원하는 단면에 정확히 기계 가공될 수 있을 정도로 충분히 큰 크기를 갖는다. 게다가, 상기 프리폼의 측면은 처음에 연마될 수 있다. 상기 인발 단계는 프리폼의 온도를 프리폼의 연화 온도(softening temperature)에 가깝게 올려주면서 시작되고 그 후 실제 인발은 하나 이상의 단계로 일어난다.

프리폼을 인발한 후 얻어진 인발된 로드는 유사 비율 내에서 프리폼의 모양과 유사한 모양의 횡단면을 갖는데, 이는 원하는 스페이서의 횡단면과 동일하다. 더욱이, 상기 로드의 측면은 상기 로드가 "가열 연마(fire polish)"를 일으키는 고온을 통과하기 때문에 연마된 외형을 갖는다. 이러한 현상은 프리폼의 측면이 연마되지는 않았지만 "세밀하게 갈린(finely ground)" 외형과 같이 다른 외형을 갖는 프리폼을 사용하도록 할 수 있다. 본 발명에서 "가열 연마"라는 용어는 약 6㎛²의 주사된 영역에서 AFM{원자힘 현미경(atomic force microscopy)}으로 측정했을 때 5Å미만의 표면 거칠기(rms 값)를 지칭한다. 상기 거칠기는 2Å 정도인 것이 바람직하다. 위에서 언급한 바와 같이, 본 발명자들은 이렇게 얻어진 스페이서의 면을 "가열 연마"하는 것은, 당업자가 믿었던 것처럼 미세 균열의 존재에 의해서가 아니라 스페이서의 항복 강도(yield strength)에 의해서 규정되는 상기 스페이서의 기계적 강도를 발생시킨다는 것을 입증할 수 있었다. 더욱이, 본 발명자들은 상기 공정에 의해 얻어진 거칠기가 전기 절연 파괴의 위험을 줄이는 데에도 도움이 된다는 것도 입증하였다. 이것은 절연 파괴가 만곡된 작은 반경이 있는 돌기(asperity)를 갖는 표면에 의해 잘 일어나기 때문이다.

그 다음에 로드는 서로 평행하도록 묶여진다. 이 로드는 원통, 특히 유리 원통 내에서 함께 묶여지고 왁스 또는 접착제와 같은 결합제를 사용하여 함께 결합되는 것이 바람직하다.

그 다음, 로드 묶음은 원하는 길이로 절단되어 원하는 스페이서로 형성된다.

상기 길이를 얻은 후에, 스페이서 묶음의 양 단부는 갈려지고 연마될 수 있다. 그리하여, 모든 면이 연마된 스페이서를 얻을 수 있다. 게다가, 절단 작업이 아주 정확하지 않으면, 연마 작업 도중에 스페이서의 길이를 수정할 수 있다. 그리하여 스페이서의 기계적인 강도를 줄일 수 있는 예를 들어 박편(flake)과 같은 결함이 없는 예리한 에지가 얻어진다. 상기 연마는 또한 다른 면에 관하여 위에서 언급한 것과 같은 이유로 절연 파괴의 위험을 줄이는 장점이 있다. 더욱이, 이들 단면의 상태는 스페이서와 평평한 기판 상에 증착된 층 사이가 보다 잘 접촉되도록 할 것이고 그리하여 보다 나은 접촉을 보장하기 위하여 일반적으로 제공되는 매개 금속층을 없게 할 수 있다. 더욱이 이러한 표면 상태는 스페이서와 기판이 직접 접촉을 함으로써 바람직하게 분자 결합을 하도록 한다.

그 후 스페이서는 특히 결합제를 용융시킴으로써 또는 화학적 용해로써 서로 분리된다.

그러므로 설명된 공정으로 인하여 정확한 크기를 갖는 스페이서를 보다 낮은 비용으로 얻을 수 있다. 이것은 작업자에 의해 수행되는 수동 작업이 많이 제한되기 때문이다. 한편으로, 이는 생산 비용을 감소시키고, 다른 한편으로, 수동에 의하지 않는 크기 설정 작업은 정확하고 규칙적이다.

이러한 스페이서의 일 실시예 변형에 따라서, 로드는 원하는 길이로 절단되지 않고 함께 묶여진 소위 스페이서 "스톡(stock)"을 구성한다. 이 변형의 제 1 실시예에 따라서, 스페이서는 절단되지 않은 로드로 형성된 릴(reels) 또는 롤(rolls)의 형태로 판매되거나 배달될 수 있다.

이 변형의 제 2 실시예에 따라서, 로드는 스페이서를 한정하는 횡단 노치(transverse notches)를 갖는다. 이들 노치는 바람직하게는 인발 메커니즘 아래에 위치된 다이아몬드 타입의 회전 기계 공구에 의해 얻어진다.

이들 노치는 톱니 모양인 것이 바람직하다. 노치는 다각형 횡단면의 최소 넓이의 최대 30%가 되는 깊이를 가질 수 있다. 이 깊이는 최대 20㎛일 수 있고 바람직하게는 최대 10㎛일 수 있다. 노치의 폭은 20㎛미만인 것이 바람직하다.

상기 제 2 실시예 변형은 스페이서의 모든 면, 더욱 상세하게는 절단된 단면이 연마될 필요가 없는 응용에 특히 유익하다.

본 발명에 따른 스페이서는 압출 성형법 또는 인발성형법(pultrusion method)을 사용하여 생산될 수 있다. 상기 제 1 방법은 압출 성형 기술을 사용하여인발하기 전에 필요한 프리폼을 생산하고 위에서 설명된 기술을 사용하여 상기 프리폼을 인발하는 것이다. 인발성형은 압출 성형기의 출구에서 프리폼을 직접 인발하는 것이다. 이러한 기술에 따라, 인발한 후 스페이서 면의 만족스런 연마된 외형을 유지할 때, 프리폼의 면을 연마하는 것은 불필요해 보인다.

더욱이, 이러한 제조 방법을 사용하여 얻어진 스페이서는 예를 들어, 다각형 횡단면의 경우, 횡단면의 꼭지점은 인발 공정으로 인하여 2 내지 10미크론, 바람직하게는 5 내지 10미크론의 곡률 반경으로 둥글게 처리된다. 둥글게 처리된 이러한 꼭지점으로 인하여 특히, 특정 응용에 대하여, 상기 스페이서를 배치시키는 동안에 미끄러질 경우, 유리 시트 및 어쩌면 유리 시트면에 증착된 층에 손상을 입힐 위험을 줄일 수 있다.

더욱이 인발성형 공정은 중간 단계, 상세하게는 프리폼을 저장하는 단계를 거치지 않아도 되는데, 압출 성형기가 연속적으로 공급하게 되면 주어진 횡단면에 대한 스페이서를 연속적으로 제조하게 된다. 상기 인발성형 공정의 마지막 장점은 예를 들어, 십자형 횡단면의 경우 분지(branch)의 직각이 보다 잘 조절되도록 한다는 것이다.

본 발명의 실시예 변형에 따라서, 스페이서는 바람직하게 적어도 부분적으로 광 산란성(light-scattering)이다. 상기 산란 효과는 스페이서의 표면을 적어도 부분적으로 무광가공(delustering)함으로써 얻어질 수 있다.

이러한 산란 특성은 예를 들어 평평한 램프 또는 진공 단열 글레이징에서 이용하는 경우에 장점을 갖는다. 디스플레이 스크린의 경우에, 이러한 특성은 스페이서에서 떨어지는 와류 반사(parasitic reflection)를 방지할 수 있는데, 상기 반사는 픽셀에 의해 생성되는 칼라를 혼합시킬 수 있다.

예를 들어, 무광가공된 외형은 불화 암모늄 및 염산의 욕조(bath)에서 에칭함으로써 얻어질 수 있다. 상기 처리는 무광가공이 요구되는 영역에 따라 제조 공정의 여러 단계에서 수행될 수 있다. 상기 처리는 연마된 단면이 보존되도록 하기 위하여 인발한 후 로드에서 수행될 수 있다. 상기 처리는 스페이서의 모든 표면을 무광가공하기 위하여 스페이서가 만들어진 후 수행될 수 있다. 상기 처리는 중간 단계 즉, 스페이서를 일정 길이로 자른 후에 스페이서가 결합제로 박혀져 상기 스페이서의 횡단면만 무광가공될 때만 수행될 수도 있다. 그러므로 무광가공된 면은 광 트랩핑 효과(light-trapping effect)를 생성시키는, 말하자면 작은 피라미드의 병치로 구성되는 미세한 양각을 포함한다.

그러므로 본 발명에 의해 설명된 스페이서는 플라즈마 또는 마이크로도트 스크린과 같은 디스플레이 스크린 또는 진공 단열 글레이징 또는 평평한 램프를 생산하는데 사용되는데 특히 적절하다.

더욱이, 이러한 스페이서를 생산하기 위해 설명된 유리 조성물은 유리 제품을 통하여 전하를 제거하는 것이 필요하고/필요하거나 본 발명에서 설명된 탄성율이 필요한 임의의 응용에 사용될 수 있을 것 같다.

본 발명의 보다 상세한 설명과 유익한 특성은 본 발명에 의해 만들어진 실시예에 대한 설명 및 도 1 및 도 2에 대한 설명으로 명백해질 것이다.

도 1은 보다 쉽게 이해하도록 하기 위하여 일정 비율로 도시되지 않았다.

도 1은 본 발명에 의한 스페이서를 생산하는 플랜트에 대한 도면이다.

이 경우 횡단면이 직사각형이고, 크기는 또한 아래 표에 주어지는 프리폼(1)은 지지체(2)에 고정된다.

지지체(2)는 기계 시스템에 자체적으로 고정된다. 예를 들어 무한 나사(endless screw)일 수 있는 상기 기계 시스템(2)으로 인하여 프리폼(1)이 샤프트(3)를 따라 수직 아래 방향으로 이동할 수 있는데, 이로써 상기 프리폼은 높이가 대략 70mm인 가열 링(4)을 통과할 수 있다.

도 1에 도시된 상기 가열 링(4)은 저전압 저항 가열(low voltage resistance heating)로 가열되고 약간 타원형이다. 이 때문에 온도가 800℃에서 ±0.1도 내로 조절되는 프리폼 주위의 열이 보다 잘 분포된다.

가열 링(4)은 단열 내화 물질(5)로 둘러싸인다. 가열 링 아래 약 500mm 정도의 거리에 위치된 인발 디바이스(6)로 인하여 프리폼(1)이 인발되어 유리 로드 또는 섬유(7)가 얻어진다.

디바이스(6)는 2개의 구동 벨트(8,9)로 구성되는데, 상기 구동 벨트에 측면 압축력(10,11)이 가해진다. 이 압축력(10,11)은 인발 작업을 촉진시키고 예를 들어, 소형의 압력 조절 가능한 유압식 실린더인 수단(means)(도시되지 않음)을 통하여 가해진다.

인발 속도는 2개의 구동 벨트(8,9)를 각각 구동시키는 롤러(12)의 회전 속도에 직접적으로 관련된다.

구동 벨트(8,9)는 구동 벨트가 유리 상에서 미끄러지는 것을 방지하여 균일한 인발을 얻을 수 있도록 하는 예를 들면, 실리콘과 같은 물질로 만들어진다.

인발 공정에 따라서, 프리폼(1)과 유리 로드(7) 사이에서 둘 사이의 유사한 비율로 실질적으로 동일한 프로파일 즉, 동일한 횡단면 프로파일을 유지할 수 있다.

그리하여, 본 발명에 의한 스페이서는 상기 제조 공정에 의해 생산될 수 있었다.

그리하여, 많은 스페이서가 본 발명에 의해 생산되었고, 몰분율로 표현되는 그 조성은 다음의 표에 주어진다. 예 1 및 2는 본 발명에 의한 조성물의 장점을 보다 잘 이해하도록 하는 비교예이다.

	1	2	3	4	5
SiO₂	71.7	73.0	63.3	45.3	52
Al₂O₃	0.3	0.4	0.2	12.3	14
ZrO₂		2.1
Li₂O				4.3	5
Na₂O	12.6	4.7	2.7
K₂O		3.9
MgO	6.1	0.2		13.1	15
CaO	9.1	11.3
SrO		4.3	6.1
BaO			14.8
ZnO				1.8	2
Y₂O₃				1.7	2
La₂O₃				8.7	10
Fe₂O₃			11.5	11.3
V₂O₅			1.5	1.5
50℃에서의σ(Ω^-1.cm^-1)	3×10^-12	3×10^-17	8×10^-11	3×10^-9
E(GPa)	73	77	81	110	107
T_strain(℃)	507	587	548
α(10^-7K^-1)	84	79	81		63
밀도	2.50	2.64	3.51		3.56

σ는 스페이서의 전기 전도도를 가리키며 Ω^-1.cm^-1로 표현된다. 이것은 이온 전도도 및 전자 전도도의 합이다.

E는 탄성율 또는 영율(Young's modulus)을 나타낸다.

T_strain은 10^14.5포이즈의 점도에 해당하는 응력점 온도이다.

α는 팽창 계수이다.

탄성율은 100×10×4mm³의 크기를 가지며 본 발명에 의한 조성으로 생산된 시험 단편 상에서 4점 굽힘법(four-point bending)으로 측정되었다. 그 다음 시험단편이 절단된 바(bar)는 먼저 10¹³포이즈의 점도에 해당하는 온도에서 1시간 동안 어닐링되었고, 그 다음 2℃/min으로 다시 상온으로 되었다.

전자적인 특성의 전하를 제거하는 능력에 관한 다양한 유리의 특성을 비교하기 위하여, 다음의 측정이 수행되었다. 이 측정은 상기 유리로 생산된 스페이서의 전자 전도도를 나타낸다. 상기 측정은 특성을 나타내기 원하는 유리로부터 기계 가공된 직경이 10mm이고 두께가 1mm인 디스크(disk)를 위치시키는 것이다. 상기 디스크는 바닥에 부착된 금속 시료 지지체 상에서 주사 현미경의 분석 챔버에 삽입된다. 제 1 주사는 고 에너지(31keV) 전자로 고 배율(×20,000)에서 3분간 수행되었다. 그리하여 충격을 받은 영역의 이미지가 저 배율(×10) 및 저 에너지(1keV)에서 만들어진다. 유리가 전하를 제거하는 데 있어서 어려움을 갖는다면, 상기 충격을 받은 영역은 하전 효과인 밝은 외형 특성을 갖는다. 대부분의 중요한 경우에서, 전자 현미경 사용자에 의해 "거울 효과(mirror effect)"로 알려진 효과가 관찰되기도 한다. 이미지를 포착하는 순간에, 입사하는 전자는 고 에너지 충격 중에 박힌 전자에 의해 생성된 정전기장에 의해 반사되는데, 상기 전자는 유리에 의해 제거될 수 없었다. 입사된 전자는 결과적으로 시료를 투과하지 않지만 전자 총의 이미지를 만들어 낸다. 이러한 관찰은 전자적 특성의 전하를 제거하는 데 있어서 많은 어려움을 갖는 시료의 특성이다. 만약 유리가 전하를 쉽게 제거한다면, 이미지에서 어떠한 휘도 불균일성(brightness inhomogeneity)도 관찰할 수 없다.

다양한 시료에 대해 얻어진 결과가 도 2a, 도 2b, 도 2c 및 도 2d에 주어지는데 이는 각각 예 1, 예 2, 예 3 및 예 4에 대해 얻어진 결과를 도시하는 것이다.

비교예에 해당하는 도 2a 및 도 2b는 상기 조성에서 생산된 스페이서가 불량한 전자 전도체임을 나타내는데, 각 사진은 휘도 효과를 나타내고, 도 2b는 앞서 언급한 "거울 효과"를 설명한다. 더욱이 도 2a는 비교적 높은 이온 전도도(3×10^-12Ω^-1.cm^-1)라도 전하를 제거하도록 하는데 있어서는 충분하지 못하다는 것을 보여준다. 불충분한 전하 제거에 기인하는 휘도 불균일은 도 2aa 및 도 2ba에 도시되는 프로파일의 피크에 의해 명백히 나타난다.

반대로, 본 발명에 의한 조성을 나타내는 도 2c 및 도 2d는 이러한 조성으로 생산된 스페이서가 전자 전도를 나타냄을 보여준다. 도 2ca 및 도 2da에 도시된 회색 레벨 프로파일은 피크가 없는 연속 배경을 나타낸다.

만족스런 전자 전도도를 갖는 본 발명에 의해 생산된 스페이서는 그리하여 예를 들어, 디스플레이 스크린과 같은 생산된 제품의 질을 손상시킬 수 있는 전하가 상기 스페이서 상에 축적되는 것을 방지한다. 더욱이, 본 발명이 제안한 개선된 기계적 특성, 더욱 상세하게는 개선된 탄성율의 경우에 있어서, 스페이서의 수를 제한할 수 있으므로 보다 큰 전자 전도도를 갖는 스페이서를 구비할 수 있게 되고 그럼으로써 용인 가능한 에너지 손실이 유지될 때, 보다 우수한 질의 제품이 가능하다.

예 5에 대해서 보면, 이것은 앞에서 계획된 응용을 위한 만족스런 전자 전도도를 갖지 않고도 높은 탄성율을 얻는 것이 가능한 조성에 해당한다. 이러한 조성은 이러한 전자 전도도가 필요하지 않은 스페이서의 다른 응용에 유리할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명은 2개의 평평한 기판을 분리된 채로 유지시키기 위한 유리 스페이서에 이용 가능하다.

Claims

2개의 기판을 이격된 채로 유지시키기 위한 유리 스페이서로서,

상기 스페이서의 유리 매트릭스(glass matrix)는 10^-13내지 10^-5ohm^-1.cm^-1의 부피 전자 전도도(volume electronic conductivity)를 갖는 것을 특징으로 하는, 2개의 기판을 이격된 채로 유지시키기 위한 유리 스페이서.
제 1항에 있어서, 상기 스페이서의 유리 매트릭스는 몇몇의 산화 상태로 존재하는 전이 원소의 산화물을 적어도 1% 포함하는 것을 특징으로 하는, 2개의 기판을 이격된 채로 유지시키기 위한 유리 스페이서.
제 2항에 있어서, 상기 유리 매트릭스는 다음의 몰분율(molar proportions)로 아래의 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는, 2개의 기판을 이격된 채로 유지시키기 위한 유리 스페이서.

SiO₂ 25 내지 75% Al₂O₃ 0 내지 40% ZrO₂ 0 내지 10% R₂O 0 내지 10% R'O 0 내지 40% 몇몇의 산화 상태로 존재하는 전이 원소의 산화물 1 내지 30%

여기서, R = Li, Na 또는 K 이고

R' = Mg, Ca, Sr 또는 Ba이다.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유리 매트릭스는 1%를 초과하는 함량으로 산화물 Li₂O를 함유하는 것을 특징으로 하는, 2개의 기판을 이격된 채로 유지시키기 위한 유리 스페이서.
제 2항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유리 매트릭스에서 존재하는 상기 전이 원소의 산화물의 합은 5%를 초과하는 것을 특징으로 하는, 2개의 기판을 이격된 채로 유지시키기 위한 유리 스페이서.
제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스페이서는 적어도 90GPa의 탄성율을 갖는 것을 특징으로 하는, 2개의 기판을 이격된 채로 유지시키기 위한 유리 스페이서.
제 6항에 있어서, 상기 유리 매트릭스는 몰 함량(molar content)으로 1 내지 25%의 희토류 산화물 및/또는 질소를 포함하는 것을 특징으로 하는, 2개의 기판을 이격된 채로 유지시키기 위한 유리 스페이서.
제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스페이서는 3을 초과하는 밀도를 갖는 것을 특징으로 하는, 2개의 기판을 이격된 채로 유지시키기 위한 유리스페이서.
제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스페이서는 직각 기둥(right prism)의 형태인데, 이것의 횡단면은 직각 다각형이고 바람직하게는 십자가 모양인 것을 특징으로 하는, 2개의 기판을 이격된 채로 유지시키기 위한 유리 스페이서.
제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스페이서는 10^-5GΩ내지 10⁷GΩ, 바람직하게는 10^-5내지 200GΩ, 더욱 바람직하게는 0.1GΩ내지 200GΩ, 더욱 바람직하게는 1GΩ내지 100GΩ, 더욱 바람직하게는 10GΩ의 전류 흐름에 대한 전기 저항을 갖는 것을 특징으로 하는, 2개의 기판을 이격된 채로 유지시키기 위한 유리 스페이서.
제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스페이서는 530℃를 초과하는 응력점(strain point) 온도를 갖는 것을 특징으로 하는, 2개의 기판을 이격된 채로 유지시키기 위한 유리 스페이서.
제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스페이서는 20 내지 300℃에서 측정되었을 때, 60 내지 95 ×10^-7K^-1의 팽창 계수를 갖는 것을 특징으로 하는, 2개의 기판을 이격된 채로 유지시키기 위한 유리 스페이서.
제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스페이서는 적어도 부분적으로 산란되는 것을 특징으로 하는, 2개의 기판을 이격된 채로 유지시키기 위한 유리 스페이서.
제 1항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스페이서는 미리 기계 가공되거나 압출 성형된 프리폼(preform)을 인발하거나 인발성형(pultrusion)함으로써 얻어지는 것을 특징으로 하는, 2개의 기판을 이격된 채로 유지시키기 위한 유리 스페이서.
제 1항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다각형 횡단면의 꼭지점은 2 내지 10미크론, 바람직하게는 5 내지 10미크론의 곡률 반경으로 둥글게 처리되는 것을 특징으로 하는, 2개의 기판을 이격된 채로 유지시키기 위한 유리 스페이서.
제 1항 내지 제 15항에 기재된 스페이서의 사용 방법으로서,

플라즈마 스크린 또는 마이크로도트 스크린과 같은 디스플레이 타입 스크린의 생산에서 또는 진공 글레이징 유닛 및/또는 평평한 램프의 생산에서 2개의 유리 시트 사이의 공간을 유지하기 위한, 스페이서의 사용 방법.