JP2002193635A

JP2002193635A - フラットパネルディスプレイ装置用ガラス基板

Info

Publication number: JP2002193635A
Application number: JP2000394536A
Authority: JP
Inventors: Tomohiro Nagakane; 知浩永金
Original assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Priority date: 2000-12-26
Filing date: 2000-12-26
Publication date: 2002-07-10
Anticipated expiration: 2020-12-26
Also published as: JP4686858B2

Abstract

(57)【要約】【目的】耐熱衝撃性、耐クラック性、及び成形性に優
れ、５７０〜６００℃の温度で熱処理しても熱変形や熱
収縮が問題とならず、しかも、体積電気抵抗率（ｌｏｇ
ρ）が１０．５Ω・ｃｍ以上の特性を有するフラット
パネルディスプレイ装置用ガラス基板を提供することで
ある。【構成】本発明のフラットパネルディスプレイ装置用
ガラス基板は、質量百分率で、ＳｉＯ₂ ６１〜７４
％、Ａｌ₂Ｏ₃ ０〜１０％未満、ＭｇＯ１〜１０％、
ＣａＯ０〜８％、ＳｒＯ１〜１５％、ＢａＯ０〜
７％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ１２〜２３
％、Ｎａ₂Ｏ０〜８％、Ｋ₂Ｏ２〜１２％、Ｎａ₂Ｏ
＋Ｋ₂Ｏ６〜１４％、ＺｒＯ₂ ０〜７％の組成を有
し、かつ基板の熱膨張係数が６５〜７５×１０^-7／℃未
満であることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、フラットパネルディス
プレイ装置、特にプラズマディスプレイ装置用ガラス基
板に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】プラズマディスプレイ装置は一般に、前
面ガラス基板表面にＩＴＯ膜、ネサ膜等からなる透明電
極、誘電体ペーストを、背面ガラス基板表面には、Ａ
ｌ、Ａｇ、Ｎｉからなる電極、リブペーストを塗布して
から５００〜６００℃程度の温度で焼成することにより
回路を形成し、その後、前面ガラス基板と背面ガラス基
板を対向させ、周囲を５００〜６００℃程度の温度でフ
リットシールすることにより作製される。従来、ガラス
基板としては、建築用または自動車用として広く用いら
れているソーダ石灰ガラス（熱膨張係数約８４×１０
^-7／℃）が一般的に用いられてきた。

【０００３】ところが、ソーダ石灰ガラスは歪点が５０
０℃程度と低く、５８０℃程度の温度で熱処理する際、
熱変形や熱収縮により、寸法が著しく変化するため、前
面ガラス基板と背面ガラス基板を対向させる際、電極の
位置合わせを精度よく実現することが難しく、特に大型
高精細のプラズマディスプレイ装置を作製する上で困難
を生じていた。

【０００４】また、ソーダ石灰ガラスは、１５０℃での
体積電気抵抗率（ｌｏｇ ρ）が８．４Ω・ｃｍと低
く、ガラス中のアルカリ成分の移動度が大きい。従っ
て、ガラス中のアルカリ成分がＩＴＯ膜やネサ膜等の薄
膜電極と反応し、電極材料の電気抵抗値を変化させる問
題も有している。

【０００５】これらの事情から、現在では、ガラス基板
の熱変形、熱収縮及び体積電気抵抗率の問題を解決する
ために、歪点及び体積電気抵抗率の高いプラズマディス
プレイ装置用ガラス基板が広くガラス基板が使用されて
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
た従来の歪点、体積電気抵抗率の高いプラズマディスプ
レイ装置用ガラス基板は、製造工程において、ソーダ石
灰ガラスに比べ、クラックが発生し割れが生じやすい。
そのため、装置の歩留まりが低く、生産性向上を妨げる
原因の一つとなっている。従って、生産性向上のため、
ガラス基板を割れにくくする必要がある。つまり、耐ク
ラック性の高いガラス基板が望まれている。

【０００７】また、従来のプラズマディスプレイ装置用
ガラス基板は、熱膨張係数が８０〜９０×１０^-7／℃で
あるため、５７０〜６００℃の温度で熱処理したあと、
急冷すると熱応力に起因する割れが生じる。そのため、
熱工程の冷却速度が制限され、工程の所要時間が長くな
り、生産性を低下させていた。生産性向上のために、ガ
ラス基板の熱膨張係数を小さくし、熱応力を発生しにく
くさせれば良いが、熱膨張係数を小さくしすぎると、絶
縁ペースト、リブペースト、フリットシールといった周
辺材料との整合性が取れなくなる。

【０００８】熱応力に起因する割れを抑え、しかも、周
辺材料と整合性が取れるように、ガラス基板の熱膨張係
数を６５〜８０×１０^-7／℃にしたガラス組成が特開平
１１−３１０４３３号及び特開平１１−３１４９３３号
で開示されている。ところが、特開平１１−３１０４３
３号は、Ａｌ₂Ｏ₃を１０％以上含有しているため、高温
粘度が高く、ガラスの成形が困難であった。また、特開
平１１−３１４９３３号では、高温粘度を低下させるた
めに、ＭｇＯとＣａＯを使用しているが、これら成分は
ガラスを失透させやすくする成分であるため、多量に含
有させることはできず、十分に高温粘度を低下させるこ
とはできなかった。

【０００９】本発明の目的は、耐熱衝撃性、耐クラック
性、及び成形性に優れ、５７０〜６００℃の温度で熱処
理しても熱変形や熱収縮が問題とならず、しかも、体積
電気抵抗率（ｌｏｇ ρ）が１０．５Ω・ｃｍ以上の特
性を有するフラットパネルディスプレイ装置用ガラス基
板を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明のフラットパネル
ディスプレイ装置用ガラス基板は、質量百分率で、Ｓｉ
Ｏ₂ ６１〜７４％、Ａｌ₂Ｏ₃ ０〜１０％未満、Ｍｇ
Ｏ１〜１０％、ＣａＯ０〜８％、ＳｒＯ１〜１５
％、ＢａＯ０〜７％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋Ｂａ
Ｏ１２〜２３％、Ｎａ₂Ｏ０〜８％、Ｋ₂Ｏ２〜１
２％、Ｎａ₂Ｏ＋Ｋ₂Ｏ６〜１４％、ＺｒＯ₂ ０〜７
％の組成を有し、かつ基板の熱膨張係数が６５〜７５×
１０^-7／℃未満であることを特徴とする。

【００１１】

【作用】本発明のフラットパネルディスプレイ装置用ガ
ラス基板は、熱膨張係数を６５〜７５×１０^-7／℃未満
に設定しているため、熱応力に起因する割れを抑え、し
かも、周辺材料の熱膨張係数との整合性が良好である。

【００１２】また、Ａｌ₂Ｏ₃を１０％未満、ＳｒＯを１
％以上含有しているため、成形温度を低くすることがで
き、また、体積抵抗率を高くすることができる。現在、
フラットパネルディスプレイ装置に使用されている高い
歪点、高い体積電気抵抗率を有するガラス基板は、ソー
ダ石灰ガラスに比べ割れが生じやすいが、ＭｇＯ、Ｃａ
Ｏ、ＳｒＯ、ＢａＯの合量を２０％以下に抑え、耐クラ
ック性を向上させているため、割れを抑えることができ
る。

【００１３】本発明のガラス基板において、各成分の割
合を上記のように限定した理由を以下に述べる。

【００１４】ＳｉＯ₂は、ガラスのネットワークフォー
マーであるが、６１％より少なくなるとガラスの歪点が
低くなり、熱変形や熱収縮が大きくなるため問題とな
る。一方、７４％より多くなると熔融性が悪化するため
好ましくない。ＳｉＯ₂の好ましい範囲は６３〜７２％
である。より好ましくは６５〜７０％である。

【００１５】Ａｌ₂Ｏ₃は、ガラスの歪点を高める成分で
あるが、１０％以上になると、高温粘度が高くなり、ガ
ラスの成形が困難となるため好ましくない。Ａｌ₂Ｏ₃の
好ましい範囲は０〜８％である。より好ましくは１〜６
％である。

【００１６】ＭｇＯは、ガラスの高温粘度を低下させて
ガラスの成形性や熔融性を高めたり、ガラスの体積電気
抵抗率を高める成分であるが、１％より少なくなると前
記効果が得られない。一方、１０％より多くなるとガラ
スが失透したり、ガラスの耐クラック性が著しく低下す
るため好ましくない。ＭｇＯの好ましい範囲は２〜９％
である。より好ましくは４〜８％である。

【００１７】ＣａＯは、ＭｇＯと同様、ガラスの高温粘
度を低下させてガラスの成形性や熔融性を高めたり、ガ
ラスの体積電気抵抗率を高める成分であるが、８％より
多くなるとガラスが失透したり、ガラスの耐クラック性
が著しく低下するため好ましくない。ＣａＯの好ましい
範囲は１〜７％である。より好ましくは２〜６％であ
る。

【００１８】ＳｒＯは、ガラスの高温粘度を低下させて
ガラスの成形性や熔融性を高めたり、体積電気抵抗率を
高める成分であるが、１％より少なくなると前記効果が
得られない。一方、１５％以上になるとガラスの耐クラ
ック性が低下するため好ましくない。ＳｒＯの好ましい
範囲は２％〜１４％である。より好ましくは３％〜１１
％である。

【００１９】ＢａＯは、ＳｒＯと同様、ガラスの高温粘
度を低下させてガラスの成形性や熔融性を高めたり、体
積電気抵抗率を高める成分であるが、７％より多くなる
とガラスの耐クラック性が低下するため好ましくない。
ＢａＯの好ましい範囲は０〜５％である。より好ましく
は０〜３％である。

【００２０】また、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯ
の合量が、１２％より少なくなるとガラスの熔融性が低
下し、２３％より多くなるとガラス基板の耐クラック性
が著しく低下する。これらの成分の合量は１３〜２１％
であることが好ましい。より好ましくは１４〜２０％で
ある。

【００２１】Ｎａ₂Ｏは、ガラスの熱膨張係数を制御し
たり、ガラスの熔融性を高める成分であるが、８％より
多くなるとガラスの歪点が低下するため好ましくない。
好ましい範囲は１〜７％である。より好ましくは２〜６
％である。

【００２２】Ｋ₂Ｏは、Ｎａ₂Ｏと同様、ガラスの熱膨張
係数を制御したり、ガラスの熔融性を高める成分である
が、２％より少なくなると熔融性が損なわれる。一方、
１２％より多くなると歪点が低下するため好ましくな
い。好ましい範囲は、３〜１０％である。より好ましく
は４〜８％である。

【００２３】Ｎａ₂Ｏ及びＫ₂Ｏの合量が、６％より少な
くなると熔融性が低下し、１４％より多くなると歪点が
低下するため好ましくない。これらの成分の合量は７〜
１３％の範囲にあることが好ましい。より好ましくは８
〜１２％である。

【００２４】ＺｒＯ₂は、ガラスの歪点を高める成分で
あるが、７％より多くなるとガラスの耐クラック性が著
しく低下するため好ましくない。好ましい範囲は０〜６
％である。さらに好ましくは０〜５％である。

【００２５】また本発明においては、上記成分以外にも
種々の成分を添加することができる。例えば紫外線によ
る着色を防止するためにＴｉＯ₂を５％まで、耐クラッ
ク性を向上させるためにＰ₂Ｏ₅を４％まで添加すること
が可能である。更に、Ａｓ₂Ｏ₃、Ｓｂ₂Ｏ₃、ＳＯ₃、Ｃ
ｌ等の清澄剤成分を合量で１％まで、Ｆｅ₂Ｏ₃、Ｃｏ
Ｏ、ＮｉＯ、Ｃｒ₂Ｏ₃、ＣｅＯ₃等の着色剤成分を各１
％まで添加することが可能である。

【００２６】上記組成を有する本発明のガラス基板は、
板ガラスの成形方法として知られているフロート法、ロ
ールアウト法等の方法によって製造できる。

【００２７】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。

【００２８】本発明の実施例（試料Ｎｏ．１〜２１）と
比較例（試料Ｎｏ．２２〜２４）を表１〜４に示す。
尚、試料Ｎｏ．２４は、ソーダ石灰ガラスである。

【００２９】

【表１】

【００３０】

【表２】

【００３１】

【表３】

【００３２】

【表４】

【００３３】表中の各試料は、次のようにして作製し
た。

【００３４】まず、表の組成となるようにガラス原料を
調合し、白金ポットで１４５０〜１６００℃で４時間熔
融した。その後、熔融ガラスをカーボン板の上に流し出
して板状に成形し、徐冷後、板厚が２．８ｍｍになるよ
うに両面研磨して、得られた板ガラスを２００ｍｍ角の
大きさに切断加工することで試料ガラスを作製した。

【００３５】このようして得られた各試料について、耐
クラック性、密度、熱膨張係数、歪点、成形温度、液相
温度、体積電気抵抗率を測定し、表に示した。

【００３６】本発明におけるガラスの耐クラック性の評
価は、和田らが提案した方法（Ｍ．Ｗａｄａｅｔａ
ｌ．Ｐｒｏｃ．，ｔｈｅＸｔｈＩＣＧ，ｖｏ
ｌ．１１，Ｃｅｒａｍ．Ｓｏｃ．，Ｊａｐａｎ，
Ｋｙｏｔｏ，１９７４，ｐ３９）を用いた。この方
法は、ビッカース硬度計のステージに試料ガラスを置
き、試料ガラスの表面に菱形状のダイヤモンド圧子を種
々の荷重で１５秒間押し付ける。そして、除荷後１５秒
までに圧痕の四隅から発生するクラック数をカウント
し、最大発生しうるクラック数（４ヶ）に対する割合を
求め、クラック発生率とした。また、クラック発生率が
５０％になる時の荷重を「クラック抵抗」とした。クラ
ック抵抗が大きいということは、高い荷重でもクラック
が発生しにくい、つまり、耐クラック性に優れていると
いうことである。

【００３７】尚、クラック発生率の測定は、同一荷重で
２０回測定し、その平均値を求めた。また、クラック抵
抗は湿度の影響を受けるため、測定は気温２５℃、湿度
３０％の条件で行った。

【００３８】密度については、周知のアルキメデス法
で、熱膨張係数については、ディラトメーターで３０〜
３８０℃における平均熱膨張係数を測定した。また、歪
点については、ＡＳＴＭＣ３３６−７１に基づいて測
定した。

【００３９】成形温度については、ガラスの粘度が１０
⁴ｄＰａ・ｓに相当する温度を白金球引き上げ法により
測定した。この成形温度が熔融ガラスを板状のガラス基
板に成形する際の目安となり、この温度が低い方が好ま
しい。

【００４０】液相温度については、以下の要領で行っ
た。まず、各試料をそれぞれ３００〜５００μｍの大き
さに粉砕、混合し、これを白金製のボートに入れて９０
０〜１２００℃の温度勾配炉に移して４８時間保持し、
温度勾配炉より白金製のボートを取り出した。その後、
白金製のボートからガラスを取り出した。このようにし
て得られたサンプルを偏光顕微鏡で観察し、結晶の析出
点を測定した。

【００４１】体積電気抵抗率については、ＡＳＴＭＣ
６５７−７８に基づいて１５０℃における値を測定し
た。

【００４２】表から明らかなように、実施例である試料
Ｎｏ．１〜２１の各試料は、クラック抵抗が８８０ｍＮ
以上で、ソーダ石灰ガラスと同等以上であり、耐クラッ
ク性に優れていた。また、熱膨張係数は６７．６〜７
４．８×１０^-7／℃の範囲で、周辺材料と良好に整合す
ることができ、しかも、熱応力に起因する割れを抑える
ことができる。さらに、成形温度は１２３１℃以下、液
相温度は１１２５℃以下と低く、ガラスの成形性にも優
れていた。さらに、密度は２．６２ｇ／ｃｍ³以下と低
く、歪点は５７２℃以上、体積電気抵抗率（ｌｏｇ
ρ）は１０．６Ω・ｃｍ以上であった。

【００４３】これに対して、比較例である試料Ｎｏ．２
２は、ＳｒＯを含有しておらず、試料Ｎｏ．２３は、Ａ
ｌ₂Ｏ₃含有量が１１％であるため、いずれも成形温度が
１２５０℃と高く、また、体積電気抵抗率（ｌｏｇ
ρ）も１０．４Ω．ｃｍ以下と低かった。また、試料Ｎ
ｏ．２４は、ソーダ石灰ガラスであるため、歪点が５１
２℃と低く、また、体積電気抵抗率（ｌｏｇ ρ）も
８．４Ω・ｃｍ低かった。

【００４４】

【発明の効果】以上のように本発明のフラットパネルデ
ィスプレイ装置用ガラス基板は、耐熱衝撃性、耐クラッ
ク性、及び成形性に優れ、しかも、歪点及び体積電気抵
抗率も高いため、フラットパネルディスプレイ装置、特
にプラズマディスプレイ装置のガラス基板として好適で
ある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4G062 AA01 BB01 BB03 CC01 DA06 DA07 DB01 DB02 DB03 DC01 DD01 DE01 DF01 EA01 EB01 EB02 EB03 EC03 EC04 ED03 EE01 EE02 EE03 EF02 EF03 EF04 EG01 EG02 EG03 FA01 FA10 FB01 FC01 FC02 FC03 FD01 FE01 FF01 FG01 FH01 FJ01 FK01 FL01 GA01 GA10 GB01 GC01 GD01 GE01 HH01 HH03 HH05 HH07 HH09 HH11 HH13 HH15 HH17 HH20 JJ01 JJ03 JJ05 JJ07 JJ10 KK01 KK03 KK05 KK07 KK10 MM27 NN31 NN33 NN40 5C040 GA09 KA07 KB03 KB11 KB19 KB28 MA09 MA10 MA23

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】質量百分率で、ＳｉＯ₂ ６１〜７４
％、Ａｌ₂Ｏ₃ ０〜１０％未満、ＭｇＯ１〜１０％、
ＣａＯ０〜８％、ＳｒＯ１〜１５％、ＢａＯ０〜
７％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ１２〜２３
％、Ｎａ₂Ｏ０〜８％、Ｋ₂Ｏ２〜１２％、Ｎａ₂Ｏ
＋Ｋ₂Ｏ６〜１４％、ＺｒＯ₂ ０〜７％の組成を有
し、かつ基板の熱膨張係数が６５〜７５×１０^-7／℃未
満であることを特徴とするフラットパネルディスプレイ
装置用ガラス基板。