JP4320772B2 - Glass substrate for flat panel display - Google Patents

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JP4320772B2 JP2003034672A JP2003034672A JP4320772B2 JP 4320772 B2 JP4320772 B2 JP 4320772B2 JP 2003034672 A JP2003034672 A JP 2003034672A JP 2003034672 A JP2003034672 A JP 2003034672A JP 4320772 B2 JP4320772 B2 JP 4320772B2
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    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00Glass compositions
    • C03C3/04Glass compositions containing silica
    • C03C3/076Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/083Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing aluminium oxide or an iron compound
    • C03C3/085Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing aluminium oxide or an iron compound containing an oxide of a divalent metal

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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からなる電極を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】
尚、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】
ところで、ガラス基板は、従来、ソーダ石灰ガラスが用いられていたが、現在では、高歪点ガラスが広く用いられている。
【0005】
その理由は、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、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反応が小さく、電極材料の電気抵抗値の安定化が図れるからである。
【0006】
ところが、前記した高歪点ガラスは、ソーダ石灰ガラスに比べて、製造工程において割れが生じやすい。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、クラック抵抗の大きい耐クラック性に優れたガラス基板が望まれている。
【0007】
そこで、耐クラック性に優れた高歪点のガラス組成が開示されている。(特許文献1〜4)
【0008】
【特許文献1】
特開2001−226138号
【特許文献2】
特開2001−247332号
【特許文献3】
特開2002−193635号
【特許文献4】
特開2002−293567号
【0009】
【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、P25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、P25が還元されて、ガラスが着色する可能性もある。
【0010】
また、特許文献2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。
【0011】
特許文献3及び4で開示されているガラスは、熱膨張係数が75×10-7/℃以下と低いため、現在の製造プロセスにおいては、周辺材料との整合性が取れず、ガラス基板上に周辺材料を形成した際に剥離やクラック等が発生する虞がある。
【0012】
本発明の目的は、溶融や成形が容易であり、しかも、周辺材料と整合性がとりやすい熱膨張係数を有し、耐クラック性に優れた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。
【0013】
【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、SiO 55〜70%、Al 3〜8%、MgO 8〜15%、CaO 1〜8%、SrO 5〜10%、BaO 0〜5%、RO(ROはMgO、CaO、SrO、BaOを表わす) 14〜19.5%未満、NaO 0〜8%、KO 12.6〜17%、ZrO 0〜5%の組成を含有し、Pを含まず、RO/Alの値が1.7以上であり、且つ、30〜380℃における熱膨張係数が81〜90×10−7/℃であり、歪点が580℃以上であり、10dPaの粘度に相当するガラス融液の温度が1200℃以下であることを特徴とする。
【0014】
【作用】
ガラス基板の耐クラック性を高めるには、ガラス中のROの含有量を少なくして、ガラスのクラック抵抗を大きくすればよい。しかし、ROの含有量が少なくなると、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。
【0015】
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ROの含有量を19.5質量%未満に抑えると共に、Al23の含有量を8質量%以下に抑え、且つ、RO/Al23の値を1.7以上に制限している。このようにすることで、クラック抵抗を600mN以上、104dPaの粘度に相当するガラス融液の温度を1200℃以下にでき、耐クラック性、溶融性及び成形性に優れたガラスを得ることができる。尚、優れた耐クラック性を有するガラスを得るためには、クラック抵抗を600mN以上にすることが望ましい。600mNより小さくなると、搬送や製造工程で、クラックが入り易くなり、割れが発生しやすくなる。また、優れた成形性を有するガラスを得るためには、104dPaの粘度に相当するガラス融液の温度を1200℃以下(好ましくは1195℃)にすることが好ましい。この温度が1200℃より高くなると、成形体に負担が掛かる。
【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】
更に、熱膨張係数を81〜90×10−7/℃に設定しているため、周辺材料の熱膨張係数との整合性を取ることができる。
【0018】
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。
【0019】
SiO2は、ガラスのネットワークフォーマーである。含有量が55〜70%であれば、歪点が高く、熱収縮や熱変形の小さいガラス基板が得られやすい。好ましい範囲は56〜70%であり、より好ましくは58〜63.5%である。尚、SiO2の含有量が多くなると、熱膨張係数が小さくなり周辺材料との整合性が取れなくなったり、ガラスの高温粘度が高くなり、溶融、成形が難しくなる。また、含有量が少なくなると、熱膨張係数が大きくなり周辺材料との整合性が取れなくなったり、ガラスの歪点が低下して熱変形や熱収縮が起こりやすくなる。
【0020】
Al23は、ガラスの歪点を高める成分である。含有量が3〜8%であれば、ガラスの高温粘度を低く抑えることができ、しかも、歪点が高く、熱収縮や熱変形の小さいガラス基板が得られやすい。好ましい範囲は3〜7%であり、より好ましくは4〜7%である。尚、Al23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、成形が難しくなる。また、含有量が少なくなると、ガラスの歪点が低下して熱変形や熱収縮が起こりやすくなる。
【0021】
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。含有量が〜15%であれば、ガラスのクラック抵抗を低下させることなく、ガラスの高温粘度を低くすることができる。好ましい範囲は〜13%であり、より好ましくは〜11%である。尚、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。
【0022】
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。含有量が8%以下であれば、ガラスのクラック抵抗を低下させることなく、ガラスの高温粘度を低くすることができる。好ましい範囲は〜7%であり、より好ましくは1〜6%である。尚、CaOの含有量が多くなると、ガラスのクラック抵抗が著しく低下する傾向にあり、割れが発生しやすくなる。
【0023】
SrOは、ガラスの高温粘度を低下させてガラスの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。含有量が5〜10%であれば、ガラスのクラック抵抗を低下させることなく、ガラスの高温粘度を低くすることができる。好ましい範囲は6〜13%であり、より好ましくは6〜11%である。尚、SrOの含有量が多くなると、ガラスのクラック抵抗が低下する傾向にあり、割れが発生しやすくなる。また、含有量が少なくなると、前記効果が得にくくなる。
【0024】
BaOは、SrOと同様にガラスの高温粘度を低下させてガラスの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。含有量が5%以下であれば、ガラスのクラック抵抗を低下させることなく、ガラスの高温粘度を低くすることができる。好ましい範囲は4%以下であり、より好ましくは3%である。尚、BaOの含有量が多くなると、ガラスのクラック抵抗が低下する傾向にあり、割れが発生しやすくなる。
【0025】
尚、ガラスのクラック抵抗の低下を抑制するためには、MgO、CaO、SrO及びBaOの合量であるROは、14〜19.5%未満にする必要がある。好ましい範囲は14〜19%であり、より好ましくは14〜18%である。ROの含有量が多くなると、ガラスのクラック抵抗が低下する傾向にあり、割れが発生しやすくなる。また、RO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。
【0026】
また、ROの含有量の減少に伴うガラスの高温粘度の上昇を防止するために、RO/Al23の値を1.7以上に制限する必要がある。好ましい範囲は2.0以上である。尚、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。
【0027】
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ガラスの溶融性や成形性を高める成分である。含有量が8%以下であれば、周辺材料と整合する熱膨張係数と高温粘度の低い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。尚、Na2Oの含有量が多くなると、ガラスの熱膨張係数が大きくなり、周辺材料と整合する熱膨張係数が得にくくなったり、ガラスの歪点が低下する傾向にあり、製造する際の熱工程で、熱変形や熱収縮が起こりやすくなる。
【0028】
Oは、NaO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ガラスの溶融性や成形性を高める成分である。含有量が12.6〜17%であれば、周辺材料と整合する熱膨張係数と高温粘度の低いガラスを得ることができる。尚、KOの含有量が多くなると、ガラスの熱膨張係数が大きくなり、周辺材料と整合する熱膨張係数が得にくくなったり、ガラスの歪点が低下する傾向にあり、製造する際の熱工程で、熱変形や熱収縮が起こりやすくなる。また、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、周辺材料と整合する熱膨張係数が得にくくなったり、ガラスの高温粘度が上昇する傾向あり、溶融、成形が難しくなる。
【0029】
ZrO2は、ガラスの歪点を高める成分である。含有量が5%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4%以下であり、より好ましくは3%以下である。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。
【0030】
は、ガラスのクラック抵抗を上昇させて、割れの発生を抑える成分であるが、ガラスを乳白させる成分でもあるため、含有すべきでない。
【0031】
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、Y23、La23、Nb23を各3%まで、着色剤として、Fe23、CoO、NiO、Cr23、Nd23を各2%まで、清澄剤として、As23、Sb23、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、As23、Sb23は還元されるため、導入は避けるべきである。
【0032】
また、本発明において、B23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。
【0033】
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。
【0034】
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、溶融ガラスを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方法で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。
【0035】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
【0036】
1は、本発明の実施例(試料No.1及び2)と比較例(試料No.及び)を示すものである。
【0037】
【表1】
【0039】
表中の各試料は、次のようにして作製した。
【0040】
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。
【0041】
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、クラック抵抗を測定し、表に示した。
【0042】
尚、熱膨張係数、密度、クラック抵抗の測定については、熱履歴の影響を受けないように、熱処理したものを用いて測定した。また、熱処理は、試料を、室温からガラスの歪点+80℃まで10℃/分の昇温速度で加熱し、その温度で1時間保持し、その後、500℃まで2℃/分の降温速度で冷却し、続けて、室温まで10℃/分の降温速度で冷却する条件で行った。
【0043】
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】
クラック抵抗の測定は、和田らが提案した方法(M.Wada et al.Proc., the Xth ICG, vol.11, Ceram. Soc., Japan, Kyoto, 1974, p39)を用いてクラック発生率を求め、このクラック発生率が50%になるときの荷重を「クラック抵抗」とした。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(クラック発生率)を求め、クラック発生率が50%になるときの荷重を「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。
【0048】
尚、クラック抵抗の測定は、同一荷重で20回測定し、その平均値を求めた。また、測定条件は、気温25℃、湿度30%の条件で行った。
【0049】
表から明らかなように、実施例である試料No.1及び2の各試料は、10dPa・sに相当するガラス融液の温度は1190℃以下と低く、クラック抵抗は600mN以上であり、成形性及び耐クラック性に優れていた。また、密度は、2.56g/cm以下であった。熱膨張係数は、81〜85×10−7/℃であるため、周辺材料と良好に整合することができる。更に、歪点は600℃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、体積電気抵抗率(log ρ)は11.5Ω・cm以上であった。
【0050】
これに対して、比較例である試料No.は、クラック抵抗は600mNであったが、10dPa・sに相当するガラス融液の温度が1240℃で高く、成形性が悪かった。また、試料No.は、10dPa・sに相当するガラス融液の温度は1150℃で低いが、クラック抵抗が470mNと低かった。
【0051】
【発明の効果】
以上のように本発明のガラス基板は、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。
[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a glass substrate suitable for a flat panel display device, particularly a plasma display device.
[0002]
[Prior art]
In the plasma display device, a transparent electrode made of an ITO film, a nesa film, or the like is formed on the front glass substrate surface, and a dielectric layer is formed on the transparent electrode. On the rear glass substrate surface, Al, Ag, and Ni are formed. After a partition is formed on the surface of the back glass substrate on which the electrode to be formed is formed, a circuit is formed by firing at a temperature of about 500 to 600 ° C., respectively. Thereafter, the front glass substrate and the rear glass substrate are opposed to each other to align the electrodes and the like, and the periphery is frit-sealed at a temperature of about 500 to 600 ° C.
[0003]
In general, the glass substrate is made of soda-lime glass having a thermal expansion coefficient of about 84 × 10 −7 / ° C. or high strain point glass (glass having a strain point of 570 ° C. or more), and includes a float method, a roll-out method, and the like. The one formed to a thickness of 1.8 to 3.0 mm is used.
[0004]
By the way, soda-lime glass has been conventionally used as the glass substrate, but at present, high strain point glass is widely used.
[0005]
The reason for this is that high strain point glass has higher strain point and volume resistivity than soda lime glass, so that heat treatment and thermal shrinkage of the glass substrate are small in the heat treatment process, and the front glass substrate and the back glass substrate. The electrode material can be aligned with high accuracy when facing each other, and the mobility of the alkali component in the glass is small, the reaction between the alkali component in the glass and the thin film electrode such as ITO film or Nesa film is small, and the electrode material This is because the electrical resistance value can be stabilized.
[0006]
However, the above-described high strain point glass is more susceptible to cracking in the manufacturing process than soda lime glass. Therefore, the yield of the apparatus is low, which is one of the causes that hinder productivity improvement. Therefore, it is necessary to make the glass substrate difficult to break in order to improve productivity. That is, a glass substrate having high crack resistance and excellent crack resistance is desired.
[0007]
Thus, a high strain point glass composition having excellent crack resistance has been disclosed. (Patent Documents 1 to 4)
[0008]
[Patent Document 1]
JP 2001-226138 A [Patent Document 2]
JP 2001-247332 A [Patent Document 3]
JP-A-2002-193635 [Patent Document 4]
JP 2002-293567 A
[Problems to be solved by the invention]
However, since the glass disclosed in Patent Document 1 requires P 2 O 5 , there is a possibility that the glass may become milky due to slight fluctuations in melting conditions and molding conditions, which causes a reduction in production yield. . In particular, in the case of float forming, P 2 O 5 may be reduced and the glass may be colored.
[0010]
Moreover, since the glass currently disclosed by patent document 2 has the high-temperature viscosity of glass, it has to make the melting temperature and shaping | molding temperature of glass high, and melting and shaping | molding are difficult. In particular, in the case of float forming, if the high-temperature viscosity of the glass is high, the temperature of the float bath for forming the molten glass into a plate shape must be increased, and the volatilization amount of tin from the float bath increases. It will adversely affect the surface.
[0011]
Since the glass disclosed in Patent Documents 3 and 4 has a low coefficient of thermal expansion of 75 × 10 −7 / ° C. or less, in the current manufacturing process, consistency with surrounding materials cannot be obtained, and the glass substrate has When the peripheral material is formed, there is a risk of peeling or cracking.
[0012]
An object of the present invention is a glass substrate for a flat panel display device comprising a high strain point glass which is easily melted and molded, and has a thermal expansion coefficient which is easy to match with surrounding materials and has excellent crack resistance. Is to provide.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
A glass substrate for a flat panel display device of the present invention, by mass percentage, SiO 2 55~70%, Al 2 O 3 3~8%, 8~15% MgO, CaO 1~8%, SrO 5~10%, BaO 0 to 5%, RO (RO represents MgO, CaO, SrO, BaO) 14 to less than 19.5%, Na 2 O 0 to 8%, K 2 O 12.6 to 17%, ZrO 2 0 It contains 5% composition, does not contain P 2 O 5, has a value of RO / Al 2 O 3 of 1.7 or more, and a thermal expansion coefficient at 30 to 380 ° C. of 81 to 90 × 10 −7. / ° C, the strain point is 580 ° C or higher, and the temperature of the glass melt corresponding to a viscosity of 10 4 dPa is 1200 ° C or lower.
[0014]
[Action]
In order to increase the crack resistance of the glass substrate, the content of RO in the glass is decreased to increase the crack resistance of the glass. However, when the RO content decreases, the high temperature viscosity of the glass increases, and melting and molding become difficult.
[0015]
Therefore, the glass substrate for a flat panel display device of the present invention suppresses the content of RO in the glass to less than 19.5% by mass, suppresses the content of Al 2 O 3 to 8% by mass or less, and RO. The value of / Al 2 O 3 is limited to 1.7 or more. By doing in this way, the temperature of the glass melt corresponding to the viscosity of 600 mN or more and 10 4 dPa can be reduced to 1200 ° C. or less, and a glass excellent in crack resistance, meltability and formability can be obtained. it can. In addition, in order to obtain the glass which has the outstanding crack resistance, it is desirable to make crack resistance 600 mN or more. If it is smaller than 600 mN, cracks are likely to occur in the conveyance and manufacturing process, and cracks are likely to occur. In order to obtain a glass having excellent formability, the temperature of the glass melt corresponding to a viscosity of 10 4 dPa is preferably 1200 ° C. or lower (preferably 1195 ° C.). When this temperature is higher than 1200 ° C., a burden is imposed on the molded body.
[0016]
Further, since the glass substrate for a flat panel display device of the present invention has a glass strain point set to 580 ° C. or higher, the glass substrate is subjected to thermal deformation and thermal shrinkage in the heat treatment process when manufacturing the plasma display device. Can be suppressed.
[0017]
Furthermore, since the thermal expansion coefficient is set to 81 to 90 × 10 −7 / ° C., consistency with the thermal expansion coefficient of the surrounding material can be obtained.
[0018]
The reason why the ratio of each component is limited as described above in the glass substrate of the present invention will be described below.
[0019]
SiO 2 is a glass network former. When the content is 55 to 70%, a glass substrate having a high strain point and small thermal shrinkage and thermal deformation is easily obtained. A preferable range is 56 to 70%, more preferably 58 to 63.5%. When the content of SiO 2 is increased, the coefficient of thermal expansion is reduced, and consistency with the surrounding materials cannot be obtained, or the high temperature viscosity of the glass is increased, so that melting and molding become difficult. Further, when the content is reduced, the coefficient of thermal expansion is increased and the consistency with the surrounding materials cannot be obtained, or the strain point of the glass is lowered, and thermal deformation and thermal contraction are likely to occur.
[0020]
Al 2 O 3 is a component that increases the strain point of glass. When the content is 3 to 8%, the high-temperature viscosity of the glass can be kept low, and a glass substrate having a high strain point and small thermal shrinkage and thermal deformation is easily obtained. A preferred range is 3-7%, more preferably 4-7%. In addition, when the content of Al 2 O 3 increases, the high temperature viscosity of the glass increases, and melting and molding become difficult. Further, when the content is reduced, the strain point of the glass is lowered and thermal deformation and thermal shrinkage are likely to occur.
[0021]
MgO is a component that remarkably lowers the high-temperature viscosity of glass and improves meltability and formability. If content is 8 to 15%, the high temperature viscosity of glass can be made low, without reducing the crack resistance of glass. A preferable range is 8 to 13%, and more preferably 8 to 11%. In addition, when the content of MgO increases, the glass tends to devitrify. Further, when the content is reduced, it is difficult to obtain the effect.
[0022]
CaO is a component that lowers the high-temperature viscosity of the glass and improves the meltability and moldability. If content is 8% or less, the high temperature viscosity of glass can be made low, without reducing the crack resistance of glass. The preferred range is 1-7%, more preferably 1-6%. In addition, when content of CaO increases, there exists a tendency for the crack resistance of glass to fall remarkably, and it becomes easy to generate | occur | produce a crack.
[0023]
SrO is a component that lowers the high-temperature viscosity of the glass to increase the meltability and formability of the glass, and increase the volume resistivity. If content is 5 to 10%, the high temperature viscosity of glass can be made low, without reducing the crack resistance of glass. A preferable range is 6 to 13%, and more preferably 6 to 11%. In addition, when content of SrO increases, it exists in the tendency for the crack resistance of glass to fall, and it becomes easy to generate | occur | produce a crack. Further, when the content is reduced, it is difficult to obtain the effect.
[0024]
BaO, like SrO, is a component that lowers the high-temperature viscosity of the glass to increase the meltability and formability of the glass, and increase the volume electrical resistivity. If content is 5% or less, the high temperature viscosity of glass can be made low, without reducing the crack resistance of glass. A preferable range is 4% or less, and more preferably 3%. In addition, when content of BaO increases, it exists in the tendency for the crack resistance of glass to fall, and it becomes easy to generate | occur | produce a crack.
[0025]
In addition, in order to suppress the fall of the crack resistance of glass, it is necessary to make RO which is the total amount of MgO, CaO, SrO, and BaO into 14 to less than 19.5%. A preferable range is 14 to 19%, and more preferably 14 to 18%. When the content of RO increases, the crack resistance of the glass tends to decrease, and cracking tends to occur. Moreover, when RO content decreases, the high temperature viscosity of glass will rise and it will become difficult to fuse | melt and shape | mold.
[0026]
Further, in order to prevent an increase in the high temperature viscosity of the glass accompanying a decrease in the RO content, it is necessary to limit the value of RO / Al 2 O 3 to 1.7 or more. A preferable range is 2.0 or more. In addition, when this value becomes low, the high temperature viscosity of glass will rise and it will become difficult to fuse | melt and shape | mold.
[0027]
Na 2 O is a component that increases the meltability and moldability of the glass by controlling the thermal expansion coefficient of the glass or lowering the high temperature viscosity of the glass. If the content is 8% or less, a glass having a low coefficient of thermal expansion and a high temperature viscosity matching with the surrounding materials can be obtained. A preferable range is 6% or less, and more preferably 5% or less. In addition, when the content of Na 2 O increases, the thermal expansion coefficient of the glass increases, and it becomes difficult to obtain a thermal expansion coefficient consistent with the surrounding materials, or the strain point of the glass tends to decrease. Thermal deformation and thermal shrinkage are likely to occur during the thermal process.
[0028]
K 2 O is a component that controls the coefficient of thermal expansion of glass in the same manner as Na 2 O, or lowers the high-temperature viscosity of glass to increase the meltability and formability of glass. If the content is 12.6 to 17%, a glass having a low coefficient of thermal expansion and high temperature viscosity that matches the surrounding material can be obtained . In addition , when the content of K 2 O increases, the thermal expansion coefficient of the glass increases, and it becomes difficult to obtain a thermal expansion coefficient that is consistent with the surrounding materials, or the strain point of the glass tends to decrease. Thermal deformation and thermal shrinkage are likely to occur during the thermal process. Further, when the content is reduced, the thermal expansion coefficient of the glass becomes small, and it becomes difficult to obtain a thermal expansion coefficient that matches the surrounding material, or the high temperature viscosity of the glass tends to increase, so that melting and molding become difficult.
[0029]
ZrO 2 is a component that increases the strain point of glass. If the content is 5% or less, the strain point of the glass can be increased without adversely affecting other properties. A preferable range is 4% or less, and more preferably 3% or less. If the content of ZrO 2 increases, devitrification will tend to occur and molding becomes difficult.
[0030]
P 2 O 5 is a component that raises the crack resistance of the glass and suppresses the occurrence of cracking, but should also be contained because it is also a component that opacifies the glass.
[0031]
In the present invention, in addition to the above components, in order to prevent ultraviolet coloration, the TiO 2 up to 3%, in order to reduce the liquidus temperature, to improve the moldability, Y 2 O 3, La 2 O 3 , Nb 2 O 3 up to 3% each, as a colorant, Fe 2 O 3 , CoO, NiO, Cr 2 O 3 , Nd 2 O 3 up to 2% each, as a fining agent, As 2 O 3 , Sb 2 O 3 , SO 3 , F, Cl, etc. can be added up to 1% in total. However, when forming by the float process, As 2 O 3 and Sb 2 O 3 are reduced, so introduction should be avoided.
[0032]
In the present invention, since B 2 O 3 significantly lowers the strain point, the content should be suppressed to less than 2%, and it is desirable not to contain it.
[0033]
Next, a method for producing a glass substrate for a flat panel display device of the present invention will be described.
[0034]
First, a raw material is prepared so that it may become said glass composition range. Subsequently, the prepared raw materials are melted at a temperature of 1520 to 1680 ° C. in a continuous melting furnace. Thereafter, the glass substrate can be obtained by forming the molten glass into a plate shape by a method such as a slot down draw method, an overflow down draw method, a float method, or a roll out method, followed by slow cooling.
[0035]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described based on examples.
[0036]
Table 1 shows examples of the present invention (sample Nos. 1 and 2 ) and comparative examples (samples No. 3 and 4 ).
[0037]
[Table 1]
[0039]
Each sample in the table was prepared as follows.
[0040]
First, the glass raw material was prepared so that it might become the composition of a table | surface, and it melted at 1450-1600 degreeC for 4 hours using the platinum pot. Thereafter, the molten glass is poured onto a carbon plate and formed into a plate shape. After slow cooling, both sides are polished so that the plate thickness becomes 2.8 mm, and the obtained plate glass is cut into a size of 200 mm square. Sample glass was produced by processing.
[0041]
With respect to each sample thus obtained, the coefficient of thermal expansion, density, volume resistivity, strain point, glass melt temperature corresponding to a viscosity of 10 4 dPa, and crack resistance were measured and shown in the table.
[0042]
In addition, about the measurement of a thermal expansion coefficient, a density, and crack resistance, it measured using what was heat-processed so that it might not be influenced by a thermal history. In the heat treatment, the sample is heated from room temperature to the strain point of glass + 80 ° C. at a rate of temperature increase of 10 ° C./min, held at that temperature for 1 hour, and then to 500 ° C. at a rate of temperature decrease of 2 ° C./min. Cooling was carried out under the condition of cooling to room temperature at a rate of temperature decrease of 10 ° C./min.
[0043]
Regarding the thermal expansion coefficient, a cylindrical sample having a diameter of 3.5 mm and a length of 50 mm was prepared, and the average thermal expansion coefficient at 30 to 380 ° C. was measured with a dilatometer.
[0044]
The density was measured by the well-known Archimedes method.
[0045]
About volume electrical resistivity, the value in 150 degreeC was measured based on ASTMC657-78.
[0046]
Further, the strain point was measured based on ASTM C336-71. The glass melt temperature corresponding to a glass viscosity of 10 4 dPa · s was measured by a platinum ball pulling method. This temperature serves as a standard for molding glass into a plate shape, and the lower the temperature, the better the moldability.
[0047]
The crack resistance was measured using the method proposed by Wada et al. (M. Wada et al. Proc., The Xth ICG, vol. 11, Ceram. Soc., Japan, Kyoto, 1974, p39). The load when the crack occurrence rate was 50% was determined as “crack resistance”. In this method, a sample glass is placed on the stage of a Vickers hardness tester, and a diamond-shaped diamond indenter is pressed against the surface of the sample glass with various loads for 15 seconds. When the number of cracks generated from the four corners of the indentation is counted by 15 seconds after unloading, the ratio (crack generation rate) to the maximum number of cracks (4) that can be generated is determined, and the crack generation rate is 50% The load was defined as “crack resistance”. A large crack resistance means that cracks are unlikely to occur even under high loads, that is, excellent crack resistance.
[0048]
The crack resistance was measured 20 times with the same load, and the average value was obtained. The measurement conditions were a temperature of 25 ° C. and a humidity of 30%.
[0049]
As can be seen from the table, the sample No. In each of the samples 1 and 2 , the glass melt temperature corresponding to 10 4 dPa · s was as low as 1190 ° C. or less, the crack resistance was 600 mN or more, and the moldability and crack resistance were excellent. The density was 2.56 g / cm 3 or less. Since the thermal expansion coefficient is 81 to 85 × 10 −7 / ° C., it can be well matched with the surrounding materials. Furthermore, the strain point is 600 ° C. or higher, and thermal deformation and thermal shrinkage of the glass substrate in the heat treatment step can be suppressed. The volume electrical resistivity (log ρ) was 11.5 Ω · cm or more.
[0050]
On the other hand, sample No. which is a comparative example. No. 3 had a crack resistance of 600 mN, but the glass melt temperature corresponding to 10 4 dPa · s was high at 1240 ° C., and the moldability was poor. Sample No. In No. 4 , the temperature of the glass melt corresponding to 10 4 dPa · s was as low as 1150 ° C., but the crack resistance was as low as 470 mN.
[0051]
【The invention's effect】
As described above, the glass substrate of the present invention is suitable as a glass substrate for flat panel display devices, particularly plasma display devices, because it is excellent in crack resistance and moldability and has a high strain point and volumetric electrical resistance.

Claims (2)

質量百分率で、SiO 55〜70%、Al 3〜8%、MgO 8〜15%、CaO 1〜8%、SrO 5〜10%、BaO 0〜5%、RO(ROはMgO、CaO、SrO、BaOを表わす) 14〜19.5%未満、NaO 0〜8%、KO 12.6〜17%、ZrO 0〜5%の組成を含有し、Pを含まず、RO/Alの値が1.7以上であり、且つ、30〜380℃における熱膨張係数が81〜90×10−7/℃であり、歪点が580℃以上であり、10dPaの粘度に相当するガラス融液の温度が1200℃以下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。By mass percentage, SiO 2 55~70%, Al 2 O 3 3~8%, 8~15% MgO, CaO 1~8%, SrO 5~10%, BaO 0~5%, RO (RO is MgO, 14 to less than 19.5%, Na 2 O 0 to 8%, K 2 O 12.6 to 17%, ZrO 2 0 to 5%, and P 2 O 5 , which represents CaO, SrO and BaO) And the value of RO / Al 2 O 3 is 1.7 or more, the thermal expansion coefficient at 30 to 380 ° C. is 81 to 90 × 10 −7 / ° C., and the strain point is 580 ° C. or more. A glass substrate for a flat panel display device, wherein the temperature of the glass melt corresponding to a viscosity of 10 4 dPa is 1200 ° C. or lower. クラック抵抗値が600mN以上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。  2. The glass substrate for a flat panel display device according to claim 1, wherein a crack resistance value is 600 mN or more.
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