JP3867817B2

JP3867817B2 - 基板用ガラス

Info

Publication number: JP3867817B2
Application number: JP20307596A
Authority: JP
Inventors: 義治三和; 和彦旭; 純造若木
Original assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Priority date: 1996-07-12
Filing date: 1996-07-12
Publication date: 2007-01-17
Anticipated expiration: 2016-07-12
Also published as: JPH1025130A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、基板用ガラスに関し、特にプラズマディスプレイパネルの基板材料として好適な基板用ガラスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりプラズマディスプレイパネルの基板としては、建築窓用ソーダライムガラス板が使用されており、この基板表面に、Ａｌ、Ｎｉ、Ａｇ、ＩＴＯ、ネサ膜等からなる電極や絶縁ペーストを５００〜６００℃の温度で焼き付けることによって回路が形成される。その後、５００〜６００℃の温度でフリットシールすることによってプラズマディスプレイが作製される。
【０００３】
そのためこの種の基板用ガラスには、一般に次のような特性を満足することが要求される。
【０００４】
▲１▼５００〜６００℃、特に５７０℃以上の温度で熱処理する際の熱収縮を小さくするため、歪点が５７０℃以上であること。
【０００５】
▲２▼熱膨張係数が、絶縁ペーストやシーリングフリットのそれと整合しているため反りが発生しないこと。つまり７５〜９５×１０^-7／℃の熱膨張係数を有すること。
【０００６】
▲３▼ネサ膜等の薄膜電極と、ガラス中のアルカリ成分が反応すると、電極材料の電気抵抗値が変化してしまうため、ガラスの体積抵抗率が、１５０℃で１０¹⁰Ω・ｃｍ以上と高く、アルカリ成分が薄膜電極と反応しないこと。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
建築窓用ソーダライムガラスは、約８９×１０^-7／℃の熱膨張係数を有しており、これをプラズマディスプレイパネルの基板として用いても反りは発生しないが、歪点が５００℃程度と低いため、５７０〜６００℃の温度で熱処理する際の熱収縮が大きいという欠点を有している。
【０００８】
またソーダライムガラスは、体積抵抗率が比較的低く、しかも化学的耐久性に乏しいため、長期間の保管、使用によって表面に焼けが発生し、プラズマディスプレイの表示画面が見づらくなるという欠点も有している。
【０００９】
このような事情から特開平３−４０９３３号には、熱膨張係数が７５〜９０×１０^-7／℃程度で、ソーダライムガラスに比べて、歪点と体積抵抗率の高いプラズマディスプレイパネル用ガラス基板が提案されている。
【００１０】
しかしながら特開平３−４０９３３号のガラス基板は、ソーダライムガラスに比べて、かなり密度が高いため、重量が大きくなるという問題がある。すなわちプラズマディスプレイパネルは、３０〜５０インチ程度の大画面で、しかも壁掛けテレビとなるため、これに用いられるガラス基板には、できるだけ軽量であることが要求される。ガラス基板を軽量化するためには、その厚みを薄くすれば良いが、強度面を考慮すると、薄板化については自ずと限界がある。そこでガラス基板の軽量化を図るためには、ガラスの密度を低くする方法を採らざるを得ないが、特開平３−４０９３３号では、ガラスの密度について何ら配慮されていない。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、密度が２．７５ｇ／ｃｍ³ 以下と低く、５７０℃以上の温度で熱処理しても熱収縮が小さく、また７５〜９５×１０^-7／℃の熱膨張係数を有し、しかもソーダライムガラスに比べて体積抵抗率が高く、化学的耐久性に優れた基板用ガラスを提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の基板用ガラスは、重量百分率で、ＳｉＯ₂ ５０〜６５％、Ａｌ₂Ｏ₃ １１．１〜１５％、ＳｒＯ４．５〜１３％、ＳｒＯ＋ＣａＯ＋ＭｇＯ＋ＢａＯ１７％未満、ＺｒＯ₂ １〜９％、Ｌｉ₂Ｏ０〜１％、Ｎａ₂Ｏ２〜１２％、Ｋ₂Ｏ２〜１３％、Ｌｉ₂Ｏ＋Ｎａ₂Ｏ＋Ｋ₂Ｏ８〜１６％、ＴｉＯ₂ ０〜５％の組成を含有し、密度が２．７５ｇ／ｃｍ³以下であることを特徴とする。
【００１３】
【作用】
以下、本発明の基板用ガラスの各成分を上記のように限定した理由を説明する。
【００１４】
ＳｉＯ₂ は、ガラスのネットワークフォーマーである。その含有量は５０〜６５％である。５０％より少ないと、ガラスの歪点が低くなるため、熱収縮が大きくなり、一方、６５％より多いと、熱膨張係数が小さくなりすぎる。
【００１５】
Ａｌ₂Ｏ₃は、ガラスの歪点を高めるための成分であり、その含有量は１１．１〜１５％である。１１．１％より少ないと、上記効果が得られ難くなり、一方、１５％より多いと、ガラスが失透しやすく、成形が困難となる。すなわちガラスが失透しやすいと、失透物の発生を抑えるため溶融温度を高くする必要があるが、溶融温度を高くすると、成形時のガラスが軟らかくなる。その結果、ガラス板の表面にうねりが発生したり、寸法精度が低下しやすくなり、高い表面精度や寸法精度が要求されるプラズマディスプレイパネルの基板として使用することが不可能となる。
【００１６】
ＳｒＯ、ＣａＯ、ＭｇＯ及びＢａＯは、ガラスを溶融しやすくすると共に熱膨張係数を制御するための成分であり、その合量が１７％以上になると、ガラスの密度が高くなり、軽量化を図ることが困難となるため好ましくない。ただしこれらの成分が少なくなりすぎると、７５×１０^-7／℃以上の熱膨張係数が得られ難くなるため、合量で１０％以上含有させることが望ましい。
【００１７】
特にＳｒＯは、上記した作用以外にも失透性を改善し、且つ、歪点を高めるという作用も有しており、その含有量は、４．５〜１３％である。４．５％より少ないと、上記の作用が得られ難く、一方、１３％より多いと、ガラスの密度が高くなるため望ましくない。ＳｒＯの好ましい含有範囲は、５．５〜１２％である。
【００１８】
尚、本発明においては、ＣａＯとＭｇＯの含有量が多くなりすぎると、ガラスが失透しやすく、成形が困難となるため、ＣａＯは２．９％以下、ＭｇＯは４％以下に抑えることが望ましい。
【００１９】
またＳｒＯと同様、ＢａＯの含有量が増加するほど、ガラスの密度の上昇が著しくなるため、５％以下、好ましくは１．９％以下に抑えることが望ましい。
【００２０】
ＺｒＯ₂ は、ガラスの化学的耐久性を向上させるのに効果のある成分であり、その含有量は、１〜９％である。１％より少ないと、化学的耐久性を向上させる効果に乏しくなると共に、歪点が低くなりすぎ、一方、９％より多いと、熱膨張係数が小さくなりすぎると共に、ガラスの溶融時に失透物が生成しやすく、成形が困難となる。
【００２１】
Ｌｉ₂ Ｏ、Ｎａ₂ Ｏ及びＫ₂ Ｏは、いずれも熱膨張係数を制御するための成分であり、Ｌｉ₂ Ｏの含有量は、０〜１％である。Ｌｉ₂ Ｏが１％より多いと、歪点が低くなる。
【００２２】
またＮａ₂ Ｏの含有量は、２〜１２％である。２％より少ないと、熱膨張係数が小さくなりすぎ、一方、１２％より多いと、歪点が低くなりすぎる。
【００２３】
Ｋ₂ Ｏの含有量は、２〜１３％である。２％より少ないと、熱膨張係数が小さくなりすぎ、一方、１３％より多いと、歪点が低くなりすぎる。
【００２４】
ただしＬｉ₂ Ｏ、Ｎａ₂ Ｏ及びＫ₂ Ｏの合量が、少なすぎると、熱膨張係数が小さくなりやすく、逆に多すぎると、歪点が低くなりやすいため、８〜１６％、好ましくは１２．５〜１５．５％となるように含有させることが望ましい。
【００２５】
ＴｉＯ₂ は、ガラスの紫外線による着色を防止するための成分であり、その含有量は０〜５％である。プラズマディスプレイの場合、放電時に紫外線が発生するが、基板が紫外線によって着色すると、長期間使用している間に徐々に表示画面が見づらくなる。従って本発明においては、ＴｉＯ₂ を０．１％以上含有させることが望ましい。しかしながら５％より多くなると、ガラスが失透しやすく、成形が困難となるため好ましくない。
【００２６】
また本発明においては、上記成分以外にも、ガラスの溶融性を向上させ、熱膨張係数を調整する目的で、ＺｎＯを５％まで添加することが可能であり、紫外線によってガラスが褐色に着色するのを防止する目的で、Ｂｉ₂ Ｏ₃ を５％まで添加することが可能である。さらに清澄剤として、Ａｓ₂ Ｏ₃ 、Ｓｂ₂ Ｏ₃ 、ＳＯ₃ 、Ｃｌ等の成分を１％まで添加することが可能であり、着色剤として、Ｆｅ₂ Ｏ₃ 、ＣｏＯ、Ｃｒ₂ Ｏ₃ 、ＮｉＯ、ＣｅＯ₂ 等の成分を１％まで添加することが可能である。
【００２７】
しかしながら本発明においては、Ｂ₂ Ｏ₃ を含有すると、歪点が低下しやすくなるため好ましくない。またＰｂＯは、一般に融剤として作用するが、ガラスの化学的耐久性を低下させると共に、溶融時に融液の表面から揮発し、環境を汚染する虞れもあるため好ましくない。
【００２８】
【実施例】
以下、本発明の基板用ガラスを実施例に基づいて詳細に説明する。
【００２９】
表１は、実施例の基板用ガラス（試料Ｎｏ．１、２）と、比較例の基板用ガラス（試料Ｎｏ．３、４）を示すものである。因に試料Ｎｏ．４は、一般の建築窓用ソーダライムガラスである。
【００３０】
【表１】
【００３１】
表１の各試料は、次のようにして調製した。
【００３２】
まず表中のガラス組成となるように原料を調合し、これを白金坩堝に入れた後、電気炉中で１４５０〜１５５０℃の温度で４時間溶融し、この溶融ガラスをカーボン上に流し出して板状に成形した。次いで、このガラス板の両面を光学研磨することによってガラス基板を作製した。
【００３３】
こうして得られた各試料について、密度、歪点、液相温度、熱膨張係数、体積抵抗率及び紫外線による着色の度合いを調べた。
【００３４】
表１から明らかなように、実施例であるＮｏ．１、２の各試料は、密度が２．６４ｇ／ｃｍ³以下であるため、軽量化を図ることが可能であり、歪点が５７９℃以上であるため、熱収縮が小さく、液相温度が１０１５℃以下であるため、失透し難いことが明らかである。またこれらの試料は、熱膨張係数が８１〜８９×１０^-7／℃であり、１５０℃における体積抵抗率が１０ ^11.0Ω・ｃｍ以上と高く、しかも紫外線による着色度合いが小さかった。
【００３５】
それに対し、比較例であるＮｏ．３の試料は、密度が２．８７ｇ／ｃｍ³と高く、しかも液相温度が１２００℃と高いことから、失透しやすく、成形し難いものと考えられる。またＮｏ．４の試料は、歪点が５００℃と低く、体積抵抗率が低いため、アルカリ成分が薄膜電極と反応しやすいものと考えられ、しかも紫外線による着色の度合いも大きかった。
【００３６】
尚、表中の密度は、周知のアルキメデス法によって測定し、歪点は、ＡＳＴＭＣ３３６−７１の方法に基づいて測定し、液相温度は、白金ボートに２９７〜５００μｍの粒径を有するガラス粉末を入れ、温度勾配炉に４８時間保持した後の失透観察によって求めたものである。
【００３７】
また熱膨張係数は、ディラトメーターによって３０〜３８０℃における平均熱膨張係数を測定したものであり、体積抵抗率は、ＡＳＴＭＣ６５７−７８に基づいて１５０℃における値を測定したものである。
【００３８】
さらに紫外線による着色の度合いは、各ガラス基板を４００Ｗの水銀ランプで４８時間照射し、照射前後の波長４００ｎｍにおける紫外線透過率を測定し、その透過率の差を示したものである。この値が大きいほど、紫外線によって着色しやすいということになる。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように本発明の基板用ガラスは、密度が２．７５ｇ／ｃｍ³ 以下と低く、５７０℃以上の温度で熱処理しても熱収縮が小さく、７５〜９５×１０^-7／℃の熱膨張係数を有し、また体積抵抗率が高く、しかも化学的耐久性に優れ、紫外線による着色も少ないため、プラズマディスプレイパネルの基板材料として好適である。
【００４０】
さらに本発明の基板用ガラスは、失透し難いため、一般にガラス板の成形方法として知られているフロート法、フュージョン法、ロールアウト法等のいずれの方法によっても製造することが可能である。

Claims

重量百分率で、ＳｉＯ₂ ５０〜６５％、Ａｌ₂Ｏ₃ １１．１〜１５％、ＳｒＯ４．５〜１３％、ＳｒＯ＋ＣａＯ＋ＭｇＯ＋ＢａＯ１７％未満、ＺｒＯ₂ １〜９％、Ｌｉ₂Ｏ０〜１％、Ｎａ₂Ｏ２〜１２％、Ｋ₂Ｏ２〜１３％、Ｌｉ₂Ｏ＋Ｎａ₂Ｏ＋Ｋ₂Ｏ８〜１６％、ＴｉＯ₂ ０〜５％の組成を含有し、密度が２．７５ｇ／ｃｍ³以下であることを特徴とする基板用ガラス。
３０〜３８０℃における熱膨張係数が７５〜９５×１０^-7／℃であることを特徴とする請求項１に記載の基板用ガラス。