JP2004277222A - フラットパネルディスプレイ装置用ガラス基板 - Google Patents
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Abstract
【目的】溶融や成形が容易であり、耐熱衝撃性に優れ、しかも、周辺材料と整合性がとりやすい熱膨張係数を有する高歪点ガラスからな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 ５５〜７４％、Ａｌ２Ｏ３ ０．５〜４％、ＭｇＯ １〜１５％、ＣａＯ ０〜８％、ＳｒＯ １〜１５％、ＢａＯ ０〜５％、ＲＯ（ＲＯはＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯを表わす） １５〜２７％、Ｎａ２Ｏ ０〜８％、Ｋ２Ｏ ２〜１２％、ＺｒＯ２ ０〜７％、Ｐ２Ｏ５ ０〜０．５％の組成を含有し、ＲＯ／Ａｌ２Ｏ３の値が６．５以上であることを特徴とする。
【選択図】 なし
【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 ５５〜７４％、Ａｌ２Ｏ３ ０．５〜４％、ＭｇＯ １〜１５％、ＣａＯ ０〜８％、ＳｒＯ １〜１５％、ＢａＯ ０〜５％、ＲＯ（ＲＯはＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯを表わす） １５〜２７％、Ｎａ２Ｏ ０〜８％、Ｋ２Ｏ ２〜１２％、ＺｒＯ２ ０〜７％、Ｐ２Ｏ５ ０〜０．５％の組成を含有し、ＲＯ／Ａｌ２Ｏ３の値が６．５以上であることを特徴とする。
【選択図】 なし
Description
【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に適した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、前面ガラス基板表面にＩＴＯ膜やネサ膜等からなる透明電極を成膜し、その上に誘電体層を形成し、また、背面ガラス基板表面には、Ａｌ、Ａｇ、Ｎｉ等からなる電極が形成された背面ガラス基板表面に隔壁を形成してから、それぞれ５００〜６００℃程度の温度で焼成することにより回路を形成する。その後、前面ガラス基板と背面ガラス基板を対向させて電極等の位置合わせを行って、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。
【０００３】
一般に上記のガラス基板は、熱膨張係数が約８４×１０−７／℃のソーダ石灰ガラスや高歪点ガラス（歪点が５７０℃以上のガラス）からなり、フロート法、ロールアウト法等によって１．８〜３．０ｍｍの肉厚に成形されたものが使用されている。
【０００４】
尚、高歪点ガラスの方がソーダ石灰ガラスよりも歪点や体積電気抵抗率が高いため、熱処理工程において、ガラス基板の熱変形や熱収縮が小さく、前面ガラス基板と背面ガラス基板を対向させる際、精度良く電極等の位置合わせが行える。
しかも、ガラス中のアルカリ成分の移動度が小さく、ガラス中のアルカリ成分とＩＴＯ膜やネサ膜等の薄膜電極との反応が小さく、電極材料の電気抵抗値の安定化が図れる。これらの理由から、現在では、ソーダ石灰ガラスよりも、高歪点ガラスがガラス基板として広く用いられるようになってきている。
【０００５】
ところが、前記したソーダ石灰ガラスや高歪点ガラスからなるガラス基板は、ガラスの熱膨張係数が約８４×１０−７／℃と大きいため、５００〜６００℃の温度で熱処理した後、急冷すると熱応力に起因する割れが生じる。そのため、熱処理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。従って、生産性向上のため、急冷しても割れ難い耐熱衝撃性に優れたガラス基板が望まれている。
【０００６】
そこで、誘電体、隔壁、フリット等の周辺材料との整合性が採れる範囲で、ガラスの熱膨張係数を小さくしたガラス基板が提案されている。（特許文献１〜３）
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−２２６１３８号
【特許文献２】
特開平１１−３１４９３３号
【特許文献３】
特開２００２−１９３６３５号
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１で開示されているガラスは、Ｐ２Ｏ５を必要とするため、溶融条件や成形条件の微妙な変動によってガラスが乳白する可能性があり、生産歩留まりを低下させる原因となる。また、特に、フロート成形の場合、Ｐ２Ｏ５が還元されて、ガラスが着色する可能性もある。
【０００９】
また、特許文献２、３で開示されているガラスは、ガラスの高温粘度が高いため、ガラスの溶融温度や成形温度を高くしなければならなくなり、溶融や成形が困難である。特に、フロート成形の場合、ガラスの高温粘度が高いと、溶融ガラスを板状に成形するためのフロートバスの温度を高くしなければならず、フロートバスからのスズの揮発量が増加し、ガラス表面に悪影響を及ぼすことになる。
【００１０】
本発明の目的は、溶融や成形が容易であり、耐熱衝撃性に優れ、しかも、周辺材料と整合性がとりやすい熱膨張係数を有する高歪点ガラスからな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。
【００１１】
【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、ＳｉＯ２ ５５〜７４％、Ａｌ２Ｏ３ ０．５〜４％、ＭｇＯ １〜１５％、ＣａＯ０〜８％、ＳｒＯ １〜１５％、ＢａＯ ０〜５％、ＲＯ（ＲＯはＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯを表わす） １５〜２７％、Ｎａ２Ｏ ０〜８％、Ｋ２Ｏ ２〜１２％、ＺｒＯ２ ０〜７％、Ｐ２Ｏ５ ０〜０．５％の組成を含有し、ＲＯ／Ａｌ２Ｏ３の値が６．５以上であることを特徴とする。
【００１２】
【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、ガラスの熱膨張係数を７８×１０−７／℃以下に設定しているため、熱衝撃性を向上させることができ、熱処理工程でのガラス基板の割れの発生を抑えることができる。尚、熱膨張係数が６５×１０−７／℃より低くなると、周辺材料の熱膨張係数との整合性が取り難くなる。
【００１３】
熱膨張係数を小さくするには、ガラス中のＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３を増やしたり、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏを少なくすることで調整することができる。しかし、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３を増やしたり、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏを少なくすると、ガラスの高温粘度が高くなって、溶融や成形が困難となる。
【００１４】
そこで、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、ガラス中のＡｌ２Ｏ３の含有量を４質量％以下に抑えると共に、ガラスの高温粘度を低下させて溶融性と成形性を向上させる成分であるＲＯ（ＲＯはＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯを表わす）の含有量を１５質量％以上にし、且つ、ＲＯ／Ａｌ２Ｏ３の値を６．５以上に制限している。このようにすることで、ガラスの熱膨張係数と高温粘度が低くなり、結果として、高い耐熱衝撃性と、優れた溶融性及び成形性を同時に得ることができる。
【００１５】
また、１０４ｄＰａの粘度に相当するガラス融液の温度を１１８０℃以下（好ましくは１１７０℃以下、より好ましくは１１５０℃以下）にすることが望ましい。この温度が１１８０℃より高くなると、成形装置に負担が掛かる。
【００１６】
また、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、ガラスの歪点を５８０℃以上に設定しているため、プラズマディスプレイ装置を製造する際の熱処理工程において、ガラス基板の熱変形や熱収縮を抑えることができる。
【００１７】
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。
【００１８】
ＳｉＯ２は、ガラスのネットワークフォーマーである。ＳｉＯ２の含有量が多くなると、ガラスの高温粘度が高くなり、溶融、成形が難しくなったり、熱膨張係数が小さくなりすぎて周辺材料との整合性が取り難くなる。また、含有量が少なくなると、熱膨張係数が大きくなりガラスの耐熱衝撃性が低下したり、ガラスの歪点が低下する傾向にあり、プラズマディスプレイ装置を製造する際の熱工程で、ガラス基板に割れが発生したり、熱変形や熱収縮が起こりやすくなる。含有量が５５〜７４％であれば、ガラスの溶融性や成形性を悪化させることなく、周辺材料と整合する熱膨張係数を有し、耐熱衝撃性に優れたガラスを得ることができる。好ましい範囲は５６〜７０％であり、より好ましくは５８〜７０％である。
【００１９】
Ａｌ２Ｏ３は、ガラスの歪点を高くする成分である。Ａｌ２Ｏ３の含有量が多くなると、ガラスの高温粘度が高くなり、溶融、成形が難しくなったり、熱膨張係数が小さくなり周辺材料との整合性が取り難くなる。また、含有量が少なくなると、熱膨張係数が大きくなりガラスの耐熱衝撃性が低下したり、ガラスの歪点が低下する傾向にあり、プラズマディスプレイ装置を製造する際の熱工程で、ガラス基板に割れが発生したり、熱変形や熱収縮が起こりやすくなる。含有量が０．５〜４％であれば、ガラスの溶融性や成形性を悪化させることなく、周辺材料と整合する熱膨張係数を有し、耐熱衝撃性に優れたガラスを得ることができる。好ましい範囲は０．５〜３．８％であり、より好ましくは０．５〜３．５％である。
【００２０】
ＭｇＯは、ガラスの高温粘度を著しく低下させて溶融性や成形性を高める成分である。ＭｇＯの含有量が多くなると、ガラスが失透しやくなる。また、含有量が少なくなると、前記効果が得にくくなる。含有量が１〜１５％であれば、ガラスの失透性を強めることなく、高温粘度を低くでき、溶融性と成形性を向上することができる。好ましい範囲は２〜１３％であり、より好ましくは３〜１２％である。
【００２１】
ＣａＯは、ガラスの高温粘度を低下させて溶融性や成形性を高める成分である。ＣａＯの含有量が多くなると、著しくガラスが失透しやすくなる。含有量が８％以下であれば、ガラスの失透性を強めることなく、高温粘度を低くでき、溶融性と成形性を向上させることができる。好ましい範囲は１〜８％であり、より好ましくは１〜７％である。
【００２２】
ＳｒＯは、ガラスの高温粘度を低下させて溶融性や成形性を高めたり、体積電気抵抗率を高める成分である。ＳｒＯの含有量が多くなると、ガラスが失透しやすくなる。また、含有量が少なくなると、前記効果が得にくくなる。含有量が１〜１５％であれば、ガラスの失透性を強めることなく、高温粘度を低くでき、溶融性と成形性を向上させることができる。好ましい範囲は３〜１５％であり、より好ましくは４〜１５％である。
【００２３】
ＢａＯは、ＳｒＯと同様にガラスの高温粘度を低下させて溶融性や成形性を高めたり、体積電気抵抗率を高める成分である。ＢａＯの含有量が多くなると、ガラスが失透しやすくなる。含有量が５％以下であれば、ガラスの失透性を強めることなく、高温粘度を低くでき、溶融性と成形性を向上させることができる。好ましい範囲は４％以下であり、より好ましくは３％である。
【００２４】
尚、ガラスの失透性を強めることなく、ガラスの高温粘度を低くして、溶融性と成形性を向上させるためには、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯの合量であるＲＯを、１５〜２７％にする必要がある。ＲＯの含有量が多くなると、ガラスが失透しやすくなる。また、含有量が少なくなると、ガラスの高温粘度が上昇し、溶融、成形が難しくなる。好ましい範囲は１７〜２７％であり、より好ましくは２０〜２７％である。
【００２５】
また、基板ガラスの耐熱衝撃性と溶融性及び成形性を同時に向上させるためには、ＲＯ／Ａｌ２Ｏ３の値を６．５以上（好ましくは７．０以上、より好ましくは７．５以上）に制限する必要がある。この値が低くなると、ガラスの高温粘度が上昇し、溶融、成形が難しくなる。尚、この値が大きくなりすぎると、歪点が低下する虞があるため、この値の上限は３５に抑えることが望ましい。
【００２６】
Ｎａ２Ｏは、ガラスの熱膨張係数を制御したり、ガラスの高温粘度を低下させて溶融性や成形性を高める成分である。Ｎａ２Ｏの含有量が多くなると、熱膨張係数が大きくなりガラスの耐熱衝撃性が低下する。また、ガラスの歪点が低下する傾向にある。そのため、プラズマディスプレイ装置を製造する際の熱工程で、ガラス基板に割れが発生したり、熱変形や熱収縮が起こりやすくなる。含有量が８％以下であれば、歪点を低下させることなく、周辺材料と整合する熱膨張係数を有し、耐熱衝撃性に優れたガラスを得ることができる。好ましい範囲は６％以下であり、より好ましくは５％以下である。
【００２７】
Ｋ２Ｏは、Ｎａ２Ｏと同様にガラスの熱膨張係数を制御したり、ガラスの高温粘度を低下させて溶融性や成形性を高める成分である。Ｋ２Ｏの含有量が多くなると、熱膨張係数が大きくなりガラスの耐熱衝撃性が低下する。また、ガラスの歪点が低下する傾向にある。そのため、プラズマディスプレイ装置を製造する際の熱工程で、ガラス基板に割れが発生したり、熱変形や熱収縮が起こりやすくなる。一方、含有量が少なくなると、ガラスの熱膨張係数が小さくなり、周辺材料の熱膨張係数と整合し難くなる。また、ガラスの高温粘度が上昇する傾向にあり、溶融、成形が難しくなる。含有量が２〜１２％であれば、歪点を低下させることなく、周辺材料と整合する熱膨張係数を有し、耐熱衝撃性に優れたガラスを得ることができる。好ましい範囲は３〜１０％であり、より好ましくは４〜１０％である。
【００２８】
ＺｒＯ２は、ガラスの歪点を高める成分である。ＺｒＯ２の含有量が多くなると、失透ブツが発生する傾向にあり、成形が難しくなる。含有量が７％以下であれば、他の特性に悪影響を与えることなく、ガラスの歪点を上昇させることができる。好ましい範囲は６％以下であり、より好ましくは５％以下である。
【００２９】
Ｐ２Ｏ５は、ガラスの失透を抑える成分である。Ｐ２Ｏ５の含有量が多くなると、ガラスが乳白しやすくなる。含有量が０．５％以下であれば、ガラスを乳白させることなく、ガラスの失透を抑える効果を得ることができる。好ましい範囲は０．４％以下、より好ましくは含有しないことである。
【００３０】
尚、本発明において、上記成分以外にも、紫外線着色を防止するために、ＴｉＯ２を３％まで、液相温度を低下させて、成形性を向上させるために、Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｎｂ２Ｏ３を各３％まで、着色剤として、Ｆｅ２Ｏ３、ＣｏＯ、ＮｉＯ、Ｃｒ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３を各２％まで、清澄剤として、Ａｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、ＳＯ３、Ｆ、Ｃｌ等を合量で１％まで添加することが可能である。但し、フロート法で成形する場合、Ａｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３はフロートバス中で還元されて金属異物となるため、導入は避けるべきである。
【００３１】
また、本発明において、Ｂ２Ｏ３は歪点を著しく低下させるため、含有量は２％未満に抑えるべきであり、含有しないことが望ましい。
【００３２】
次に、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を製造する方法を説明する。
【００３３】
まず、上記のガラス組成範囲となるように原料を調合する。続いて、調合した原料を連続溶融炉で１５２０〜１６８０℃の温度で溶融する。その後、スロットダウンドロー法、オーバーフローダウンドロー法、フロート法、ロールアウト法等の成形方法を用いて、溶融ガラスを板状に成形し、徐冷することでガラス基板を得ることができる。
【００３４】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
【００３５】
表１及び２は、本発明の実施例（試料Ｎｏ．１〜７）と比較例（試料Ｎｏ．８及び９）を示すものである。
【００３６】
【表１】
【００３７】
【表２】
【００３８】
表中の各試料は、次のようにして作製した。
【００３９】
まず、表の組成となるようにガラス原料を調合し、白金ポットを用いて１４５０〜１６００℃で４時間溶融した。その後、溶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。
【００４０】
このようして得られた各試料について、熱膨張係数、密度、体積電気抵抗率、歪点、１０４ｄＰａの粘度に相当するガラス融液の温度を測定し、表に示した。
【００４１】
表から明らかなように、実施例である試料Ｎｏ．１〜７の各試料は、熱膨張係数が６８〜７５×１０−７／℃であるため、耐熱衝撃性に優れており、しかも、周辺材料と良好に整合する熱膨張係数を有していた。また、１０４ｄＰａ・ｓに相当するガラス融液の温度は１１８０℃以下と低く成形性にも優れていることが分かった。また、密度は、２．６７ｇ／ｃｍ３以下であった。更に、歪点は５８０℃以上であり、熱処理工程におけるガラス基板の熱変形や熱収縮を抑えることができる。また、１５０℃における体積電気抵抗率（ｌｏｇ ρ）は１２．４Ω・ｃｍ以上であった。
【００４２】
これに対して、比較例である試料Ｎｏ．８は、１０４ｄＰａ・ｓに相当するガラス融液の温度が１１５０℃であり、成形性に優れているが、熱膨張係数が８３×１０−７／℃であり、耐熱衝撃性が低い。また、試料Ｎｏ．９は、熱膨張係数が７０×１０−７／℃であり、耐熱衝撃性に優れているものの、１０４ｄＰａ・ｓに相当するガラス融液の温度は１２２０℃と高く、成形性が悪いと推測される。
【００４３】
尚、熱膨張係数については、直径３．５ｍｍ、長さ５０ｍｍの円柱状の試料を作製し、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。
【００４４】
密度については、周知のアルキメデス法により測定した。
【００４５】
体積電気抵抗率については、ＡＳＴＭ Ｃ６５７−７８に基づいて１５０℃における値を測定した。
【００４６】
また、歪点については、ＡＳＴＭ Ｃ３３６−７１に基づいて測定した。また、ガラスの粘度が１０４ｄＰａ・ｓに相当するガラス融液の温度は、白金球引き上げ法により測定した。この温度は、ガラスを板状に成形する際の目安になり、この温度が低い方が成形性が良いことになる。
【００４７】
【発明の効果】
以上のように本発明のガラス基板は、歪点及び体積電気抵抗が高く、耐熱衝撃性及び成形性に優れ、しかも、周辺材料との整合性が取れる熱膨張係数を有するため、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。
【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に適した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、前面ガラス基板表面にＩＴＯ膜やネサ膜等からなる透明電極を成膜し、その上に誘電体層を形成し、また、背面ガラス基板表面には、Ａｌ、Ａｇ、Ｎｉ等からなる電極が形成された背面ガラス基板表面に隔壁を形成してから、それぞれ５００〜６００℃程度の温度で焼成することにより回路を形成する。その後、前面ガラス基板と背面ガラス基板を対向させて電極等の位置合わせを行って、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。
【０００３】
一般に上記のガラス基板は、熱膨張係数が約８４×１０−７／℃のソーダ石灰ガラスや高歪点ガラス（歪点が５７０℃以上のガラス）からなり、フロート法、ロールアウト法等によって１．８〜３．０ｍｍの肉厚に成形されたものが使用されている。
【０００４】
尚、高歪点ガラスの方がソーダ石灰ガラスよりも歪点や体積電気抵抗率が高いため、熱処理工程において、ガラス基板の熱変形や熱収縮が小さく、前面ガラス基板と背面ガラス基板を対向させる際、精度良く電極等の位置合わせが行える。
しかも、ガラス中のアルカリ成分の移動度が小さく、ガラス中のアルカリ成分とＩＴＯ膜やネサ膜等の薄膜電極との反応が小さく、電極材料の電気抵抗値の安定化が図れる。これらの理由から、現在では、ソーダ石灰ガラスよりも、高歪点ガラスがガラス基板として広く用いられるようになってきている。
【０００５】
ところが、前記したソーダ石灰ガラスや高歪点ガラスからなるガラス基板は、ガラスの熱膨張係数が約８４×１０−７／℃と大きいため、５００〜６００℃の温度で熱処理した後、急冷すると熱応力に起因する割れが生じる。そのため、熱処理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。従って、生産性向上のため、急冷しても割れ難い耐熱衝撃性に優れたガラス基板が望まれている。
【０００６】
そこで、誘電体、隔壁、フリット等の周辺材料との整合性が採れる範囲で、ガラスの熱膨張係数を小さくしたガラス基板が提案されている。（特許文献１〜３）
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−２２６１３８号
【特許文献２】
特開平１１−３１４９３３号
【特許文献３】
特開２００２−１９３６３５号
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１で開示されているガラスは、Ｐ２Ｏ５を必要とするため、溶融条件や成形条件の微妙な変動によってガラスが乳白する可能性があり、生産歩留まりを低下させる原因となる。また、特に、フロート成形の場合、Ｐ２Ｏ５が還元されて、ガラスが着色する可能性もある。
【０００９】
また、特許文献２、３で開示されているガラスは、ガラスの高温粘度が高いため、ガラスの溶融温度や成形温度を高くしなければならなくなり、溶融や成形が困難である。特に、フロート成形の場合、ガラスの高温粘度が高いと、溶融ガラスを板状に成形するためのフロートバスの温度を高くしなければならず、フロートバスからのスズの揮発量が増加し、ガラス表面に悪影響を及ぼすことになる。
【００１０】
本発明の目的は、溶融や成形が容易であり、耐熱衝撃性に優れ、しかも、周辺材料と整合性がとりやすい熱膨張係数を有する高歪点ガラスからな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。
【００１１】
【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、ＳｉＯ２ ５５〜７４％、Ａｌ２Ｏ３ ０．５〜４％、ＭｇＯ １〜１５％、ＣａＯ０〜８％、ＳｒＯ １〜１５％、ＢａＯ ０〜５％、ＲＯ（ＲＯはＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯを表わす） １５〜２７％、Ｎａ２Ｏ ０〜８％、Ｋ２Ｏ ２〜１２％、ＺｒＯ２ ０〜７％、Ｐ２Ｏ５ ０〜０．５％の組成を含有し、ＲＯ／Ａｌ２Ｏ３の値が６．５以上であることを特徴とする。
【００１２】
【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、ガラスの熱膨張係数を７８×１０−７／℃以下に設定しているため、熱衝撃性を向上させることができ、熱処理工程でのガラス基板の割れの発生を抑えることができる。尚、熱膨張係数が６５×１０−７／℃より低くなると、周辺材料の熱膨張係数との整合性が取り難くなる。
【００１３】
熱膨張係数を小さくするには、ガラス中のＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３を増やしたり、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏを少なくすることで調整することができる。しかし、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３を増やしたり、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏを少なくすると、ガラスの高温粘度が高くなって、溶融や成形が困難となる。
【００１４】
そこで、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、ガラス中のＡｌ２Ｏ３の含有量を４質量％以下に抑えると共に、ガラスの高温粘度を低下させて溶融性と成形性を向上させる成分であるＲＯ（ＲＯはＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯを表わす）の含有量を１５質量％以上にし、且つ、ＲＯ／Ａｌ２Ｏ３の値を６．５以上に制限している。このようにすることで、ガラスの熱膨張係数と高温粘度が低くなり、結果として、高い耐熱衝撃性と、優れた溶融性及び成形性を同時に得ることができる。
【００１５】
また、１０４ｄＰａの粘度に相当するガラス融液の温度を１１８０℃以下（好ましくは１１７０℃以下、より好ましくは１１５０℃以下）にすることが望ましい。この温度が１１８０℃より高くなると、成形装置に負担が掛かる。
【００１６】
また、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、ガラスの歪点を５８０℃以上に設定しているため、プラズマディスプレイ装置を製造する際の熱処理工程において、ガラス基板の熱変形や熱収縮を抑えることができる。
【００１７】
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。
【００１８】
ＳｉＯ２は、ガラスのネットワークフォーマーである。ＳｉＯ２の含有量が多くなると、ガラスの高温粘度が高くなり、溶融、成形が難しくなったり、熱膨張係数が小さくなりすぎて周辺材料との整合性が取り難くなる。また、含有量が少なくなると、熱膨張係数が大きくなりガラスの耐熱衝撃性が低下したり、ガラスの歪点が低下する傾向にあり、プラズマディスプレイ装置を製造する際の熱工程で、ガラス基板に割れが発生したり、熱変形や熱収縮が起こりやすくなる。含有量が５５〜７４％であれば、ガラスの溶融性や成形性を悪化させることなく、周辺材料と整合する熱膨張係数を有し、耐熱衝撃性に優れたガラスを得ることができる。好ましい範囲は５６〜７０％であり、より好ましくは５８〜７０％である。
【００１９】
Ａｌ２Ｏ３は、ガラスの歪点を高くする成分である。Ａｌ２Ｏ３の含有量が多くなると、ガラスの高温粘度が高くなり、溶融、成形が難しくなったり、熱膨張係数が小さくなり周辺材料との整合性が取り難くなる。また、含有量が少なくなると、熱膨張係数が大きくなりガラスの耐熱衝撃性が低下したり、ガラスの歪点が低下する傾向にあり、プラズマディスプレイ装置を製造する際の熱工程で、ガラス基板に割れが発生したり、熱変形や熱収縮が起こりやすくなる。含有量が０．５〜４％であれば、ガラスの溶融性や成形性を悪化させることなく、周辺材料と整合する熱膨張係数を有し、耐熱衝撃性に優れたガラスを得ることができる。好ましい範囲は０．５〜３．８％であり、より好ましくは０．５〜３．５％である。
【００２０】
ＭｇＯは、ガラスの高温粘度を著しく低下させて溶融性や成形性を高める成分である。ＭｇＯの含有量が多くなると、ガラスが失透しやくなる。また、含有量が少なくなると、前記効果が得にくくなる。含有量が１〜１５％であれば、ガラスの失透性を強めることなく、高温粘度を低くでき、溶融性と成形性を向上することができる。好ましい範囲は２〜１３％であり、より好ましくは３〜１２％である。
【００２１】
ＣａＯは、ガラスの高温粘度を低下させて溶融性や成形性を高める成分である。ＣａＯの含有量が多くなると、著しくガラスが失透しやすくなる。含有量が８％以下であれば、ガラスの失透性を強めることなく、高温粘度を低くでき、溶融性と成形性を向上させることができる。好ましい範囲は１〜８％であり、より好ましくは１〜７％である。
【００２２】
ＳｒＯは、ガラスの高温粘度を低下させて溶融性や成形性を高めたり、体積電気抵抗率を高める成分である。ＳｒＯの含有量が多くなると、ガラスが失透しやすくなる。また、含有量が少なくなると、前記効果が得にくくなる。含有量が１〜１５％であれば、ガラスの失透性を強めることなく、高温粘度を低くでき、溶融性と成形性を向上させることができる。好ましい範囲は３〜１５％であり、より好ましくは４〜１５％である。
【００２３】
ＢａＯは、ＳｒＯと同様にガラスの高温粘度を低下させて溶融性や成形性を高めたり、体積電気抵抗率を高める成分である。ＢａＯの含有量が多くなると、ガラスが失透しやすくなる。含有量が５％以下であれば、ガラスの失透性を強めることなく、高温粘度を低くでき、溶融性と成形性を向上させることができる。好ましい範囲は４％以下であり、より好ましくは３％である。
【００２４】
尚、ガラスの失透性を強めることなく、ガラスの高温粘度を低くして、溶融性と成形性を向上させるためには、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯの合量であるＲＯを、１５〜２７％にする必要がある。ＲＯの含有量が多くなると、ガラスが失透しやすくなる。また、含有量が少なくなると、ガラスの高温粘度が上昇し、溶融、成形が難しくなる。好ましい範囲は１７〜２７％であり、より好ましくは２０〜２７％である。
【００２５】
また、基板ガラスの耐熱衝撃性と溶融性及び成形性を同時に向上させるためには、ＲＯ／Ａｌ２Ｏ３の値を６．５以上（好ましくは７．０以上、より好ましくは７．５以上）に制限する必要がある。この値が低くなると、ガラスの高温粘度が上昇し、溶融、成形が難しくなる。尚、この値が大きくなりすぎると、歪点が低下する虞があるため、この値の上限は３５に抑えることが望ましい。
【００２６】
Ｎａ２Ｏは、ガラスの熱膨張係数を制御したり、ガラスの高温粘度を低下させて溶融性や成形性を高める成分である。Ｎａ２Ｏの含有量が多くなると、熱膨張係数が大きくなりガラスの耐熱衝撃性が低下する。また、ガラスの歪点が低下する傾向にある。そのため、プラズマディスプレイ装置を製造する際の熱工程で、ガラス基板に割れが発生したり、熱変形や熱収縮が起こりやすくなる。含有量が８％以下であれば、歪点を低下させることなく、周辺材料と整合する熱膨張係数を有し、耐熱衝撃性に優れたガラスを得ることができる。好ましい範囲は６％以下であり、より好ましくは５％以下である。
【００２７】
Ｋ２Ｏは、Ｎａ２Ｏと同様にガラスの熱膨張係数を制御したり、ガラスの高温粘度を低下させて溶融性や成形性を高める成分である。Ｋ２Ｏの含有量が多くなると、熱膨張係数が大きくなりガラスの耐熱衝撃性が低下する。また、ガラスの歪点が低下する傾向にある。そのため、プラズマディスプレイ装置を製造する際の熱工程で、ガラス基板に割れが発生したり、熱変形や熱収縮が起こりやすくなる。一方、含有量が少なくなると、ガラスの熱膨張係数が小さくなり、周辺材料の熱膨張係数と整合し難くなる。また、ガラスの高温粘度が上昇する傾向にあり、溶融、成形が難しくなる。含有量が２〜１２％であれば、歪点を低下させることなく、周辺材料と整合する熱膨張係数を有し、耐熱衝撃性に優れたガラスを得ることができる。好ましい範囲は３〜１０％であり、より好ましくは４〜１０％である。
【００２８】
ＺｒＯ２は、ガラスの歪点を高める成分である。ＺｒＯ２の含有量が多くなると、失透ブツが発生する傾向にあり、成形が難しくなる。含有量が７％以下であれば、他の特性に悪影響を与えることなく、ガラスの歪点を上昇させることができる。好ましい範囲は６％以下であり、より好ましくは５％以下である。
【００２９】
Ｐ２Ｏ５は、ガラスの失透を抑える成分である。Ｐ２Ｏ５の含有量が多くなると、ガラスが乳白しやすくなる。含有量が０．５％以下であれば、ガラスを乳白させることなく、ガラスの失透を抑える効果を得ることができる。好ましい範囲は０．４％以下、より好ましくは含有しないことである。
【００３０】
尚、本発明において、上記成分以外にも、紫外線着色を防止するために、ＴｉＯ２を３％まで、液相温度を低下させて、成形性を向上させるために、Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｎｂ２Ｏ３を各３％まで、着色剤として、Ｆｅ２Ｏ３、ＣｏＯ、ＮｉＯ、Ｃｒ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３を各２％まで、清澄剤として、Ａｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、ＳＯ３、Ｆ、Ｃｌ等を合量で１％まで添加することが可能である。但し、フロート法で成形する場合、Ａｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３はフロートバス中で還元されて金属異物となるため、導入は避けるべきである。
【００３１】
また、本発明において、Ｂ２Ｏ３は歪点を著しく低下させるため、含有量は２％未満に抑えるべきであり、含有しないことが望ましい。
【００３２】
次に、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を製造する方法を説明する。
【００３３】
まず、上記のガラス組成範囲となるように原料を調合する。続いて、調合した原料を連続溶融炉で１５２０〜１６８０℃の温度で溶融する。その後、スロットダウンドロー法、オーバーフローダウンドロー法、フロート法、ロールアウト法等の成形方法を用いて、溶融ガラスを板状に成形し、徐冷することでガラス基板を得ることができる。
【００３４】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
【００３５】
表１及び２は、本発明の実施例（試料Ｎｏ．１〜７）と比較例（試料Ｎｏ．８及び９）を示すものである。
【００３６】
【表１】
【表２】
表中の各試料は、次のようにして作製した。
【００３９】
まず、表の組成となるようにガラス原料を調合し、白金ポットを用いて１４５０〜１６００℃で４時間溶融した。その後、溶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。
【００４０】
このようして得られた各試料について、熱膨張係数、密度、体積電気抵抗率、歪点、１０４ｄＰａの粘度に相当するガラス融液の温度を測定し、表に示した。
【００４１】
表から明らかなように、実施例である試料Ｎｏ．１〜７の各試料は、熱膨張係数が６８〜７５×１０−７／℃であるため、耐熱衝撃性に優れており、しかも、周辺材料と良好に整合する熱膨張係数を有していた。また、１０４ｄＰａ・ｓに相当するガラス融液の温度は１１８０℃以下と低く成形性にも優れていることが分かった。また、密度は、２．６７ｇ／ｃｍ３以下であった。更に、歪点は５８０℃以上であり、熱処理工程におけるガラス基板の熱変形や熱収縮を抑えることができる。また、１５０℃における体積電気抵抗率（ｌｏｇ ρ）は１２．４Ω・ｃｍ以上であった。
【００４２】
これに対して、比較例である試料Ｎｏ．８は、１０４ｄＰａ・ｓに相当するガラス融液の温度が１１５０℃であり、成形性に優れているが、熱膨張係数が８３×１０−７／℃であり、耐熱衝撃性が低い。また、試料Ｎｏ．９は、熱膨張係数が７０×１０−７／℃であり、耐熱衝撃性に優れているものの、１０４ｄＰａ・ｓに相当するガラス融液の温度は１２２０℃と高く、成形性が悪いと推測される。
【００４３】
尚、熱膨張係数については、直径３．５ｍｍ、長さ５０ｍｍの円柱状の試料を作製し、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。
【００４４】
密度については、周知のアルキメデス法により測定した。
【００４５】
体積電気抵抗率については、ＡＳＴＭ Ｃ６５７−７８に基づいて１５０℃における値を測定した。
【００４６】
また、歪点については、ＡＳＴＭ Ｃ３３６−７１に基づいて測定した。また、ガラスの粘度が１０４ｄＰａ・ｓに相当するガラス融液の温度は、白金球引き上げ法により測定した。この温度は、ガラスを板状に成形する際の目安になり、この温度が低い方が成形性が良いことになる。
【００４７】
【発明の効果】
以上のように本発明のガラス基板は、歪点及び体積電気抵抗が高く、耐熱衝撃性及び成形性に優れ、しかも、周辺材料との整合性が取れる熱膨張係数を有するため、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。
Claims (2)
- 質量百分率で、ＳｉＯ２ ５５〜７４％、Ａｌ２Ｏ３ ０．５〜４％、ＭｇＯ １〜１５％、ＣａＯ ０〜８％、ＳｒＯ １〜１５％、ＢａＯ０〜５％、ＲＯ（ＲＯはＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯを表わす） １５〜２７％、Ｎａ２Ｏ ０〜８％、Ｋ２Ｏ ２〜１２％、ＺｒＯ２ ０〜７％、Ｐ２Ｏ５０〜０．５％の組成を含有し、ＲＯ／Ａｌ２Ｏ３の値が６．５以上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。
- ３０〜３８０℃における熱膨張係数が６５〜７８×１０−７／℃であり、歪点が５８０℃以上であり、１０４ｄＰａの粘度に相当するガラス融液の温度が１１８０℃以下であることを特徴とする請求項１記載のフラットパネルディスプレイ装置用ガラス基板。
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