JP4924974B2 - 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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- Organic Chemistry (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
- Gas-Filled Discharge Tubes (AREA)
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ＩＴＯ膜、ネサ膜等からなる透明電極が形成された前面ガラス基板表面に誘電体ペーストを塗布し、Ａｌ、Ａｇ、Ｎｉからなる電極が形成された背面ガラス基板表面に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や高歪点ガラスが一般的に用いられてきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ソーダ石灰ガラスは歪点が５００℃程度と低く、５７０〜６００℃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、大型のプラズマディスプレイ装置を作製する上で困難が生じていた。また、ガラスの熱膨張係数が８４×１０-7／℃と高いため、５７０〜６００℃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ていた。
【０００４】
一方、歪点が高いプラズマディスプレイ装置用ガラス基板は、歪点が５７０℃程度であるため、熱収縮によるズレは小さく、大型のプラズマディスプレイ装置を作製することは可能である。しかし、デジタルテレビ等のように高精細品の場合は、歪点が５７０℃程度のガラス基板を用いても熱収縮が未だ不十分である。また、熱膨張係数が８０〜９０×１０-7／℃と大きいため、５７０〜６００℃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ていた。
【０００５】
本発明の目的は、耐熱衝撃性が優れ、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ない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。
【０００６】
【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％で、ＳｉＯ2 ５９．４〜６５％、Ａｌ2Ｏ3５〜１５％、ＭｇＯ ４．５〜９％、ＣａＯ ０〜５％、ＳｒＯ ６．５〜１５％、ＢａＯ ０〜５％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ １５〜２０％、Ｎａ2Ｏ ０〜５％、Ｋ2Ｏ ４〜１１％、Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ ８〜１２％、ＺｒＯ2 ０．３〜２％の組成を有することを特徴とする。
【０００７】
【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、Ａｌ2Ｏ3を５％以上、ＭｇＯを４．５％以上含有しているため、基板ガラスの歪点を６２０℃以上にすることができ、５７０〜６００℃の温度で熱処理した場合に熱変形や熱収縮は問題とならない。ＭｇＯの含有量が高いことで失透しやすくなる懸念があるが、ＣａＯを５％以下、ＺｒＯ2を２％以下に抑え、ＳｒＯを６．５％以上含有することで、失透を抑えることができるためガラスの成形が容易である。
【０００８】
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。
【０００９】
ＳｉＯ2は、ガラス形成成分であり、その含有量は、質量％で５９．４〜６５％である。５９．４％より少なくなるとガラスの歪点が低くなって熱変形や熱収縮が大きくなり、６５％より多くなると溶融性が悪化するため好ましくない。
【００１０】
Ａｌ2Ｏ3は、ガラスの歪点を高める成分であり、その含有量は、質量％で５〜１５％、好ましくは６〜１２％である。５％より少なくなるとガラスの歪点が低くなり、１５％より多くなると高温粘度が高くなってガラスの成形が困難となるため好ましくない。
【００１１】
ＭｇＯは、ガラスの歪点を高めたり、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り、その含有量は、質量％で４．５〜９％、好ましくは５〜８％である。４．５％より少なくなるとガラスの歪点が低下し、また、高温粘度が高くなって溶融性や成形性が困難となる。一方、９％より多くなるとガラスが失透しやすくなるため好ましくない。
【００１２】
ＣａＯ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る成分であり、その含有量は、質量％で０〜５％、好ましくは０〜３％である。５％より多くなるとガラスが失透しやすくなるため好ましくない。
【００１３】
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る成分であり、その含有量は、質量％で６．５〜１５％、好ましくは７〜１４％である。６．５％より少なくなると高温粘度が高くなってガラスの溶融性や成形性が困難になり失透性改善の効果はない。一方、１５％以上になるとガラスの歪点が低下するため好ましくない。
【００１４】
ＢａＯ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る成分であり、その含有量は、質量％で０〜５％、好ましくは０〜３％である。５％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。
【００１５】
また、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯの合量は、質量％で１５〜２０％、好ましくは１６〜１９％である。それらの合量が１５％より少なくなるとガラスの溶融性が低下し、２０％より多くなるとガラスが失透しやすくなるため好ましくない。
【００１６】
Ｎａ2Ｏは、ガラスの熱膨張係数を制御したり、ガラスの溶融性を高める成分であり、その含有量は、質量％で０〜５％、好ましくは０〜３％である。その含有量が５％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。
【００１７】
Ｋ2Ｏは、Ｎａ2Ｏと同様、ガラスの熱膨張係数を制御したり、ガラスの溶融性を高める成分であり、その含有量は、質量％で４〜１１％、好ましくは５〜１０％である。その含有量が４％より少なくなると熱膨張係数が低くなりすぎ、１１％より多くなると歪点が低下するため好ましくない。
【００１８】
Ｎａ2Ｏ及びＫ2Ｏの合量が、質量％で８〜１２％、好ましくは９〜１１％である。８％より少なくなると溶融性が低下し、１２％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。
【００１９】
ＺｒＯ2は、ガラスの歪点を高める成分であり、その含有量は、質量％で０．３〜２％、好ましくは０．５〜１．５％である。その含有量が０．３％より少ないとガラスの歪点が低くなり、２％より多くなるとガラスが失透しやすくなるので好ましくない。
【００２０】
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３％まで、耐クラック性を向上させるためにＰ2Ｏ5を２％まで添加することが可能である。更に、Ａｓ2Ｏ3、Ｓｂ2Ｏ3、ＳＯ3、Ｃｌ等の清澄剤成分を合量で１％まで、Ｆｅ2Ｏ3、ＣｏＯ、ＮｉＯ、Ｃｒ2Ｏ3、ＣｅＯ3等の着色剤成分を各々１％まで添加することが可能である。
【００２１】
上記組成を有するガラス基板は、３０〜３８０℃における熱膨張係数が６５×１０-7／℃以上、８０×１０-7／℃未満であるため、熱応力に起因する割れを抑えることができ、しかも、歪点が６２０℃以上であり、熱変形や熱収縮も起こらず、電極の位置合わせを精度よく行うことができる。
【００２２】
また、１５０℃での体積電気抵抗率（ｌｏｇρ）が１０．５Ω・ｃｍ以上と高く、ガラス中のアルカリ成分の移動度が小さい。そのため、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し難い。
【００２３】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
【００２４】
本発明の実施例（試料Ｎｏ．１〜７）と比較例（試料Ｎｏ．８〜１０）を表１、２に示す。なお、比較例の試料Ｎｏ．１０は、ソーダ石灰ガラスである。
【００２５】
【表１】
【００２６】
【表２】
【００２７】
表中の各試料は、次のようにして作製した。
【００２８】
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た。このように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によって、試料ガラスを作製した。
【００２９】
このようして得られた各試料について、熱膨張係数、密度、歪点及び体積電気抵抗率を測定して、その結果を表に示した。
【００３０】
熱膨張係数は、ディラトメーターで３０〜３８０℃における平均熱膨張係数として測定した。密度は、周知のアルキメデス法で測定した。歪点は、ＡＳＴＭ Ｃ３３６−７１に基づいたファイバーエロンゲーション法によって測定した。また、体積電気抵抗については、ＡＳＴＭ Ｃ６５７−７８に基づいて１５０℃における値を測定した。
【００３１】
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、３０〜３８０℃における熱膨張係数が６７．１〜７３．６×１０-7／℃で、歪点が６２３℃以上と高かった。また、１５０℃における体積電気抵抗（ｌｏｇρ）も１０．９Ω・ｃｍ以上と高かった。
【００３２】
これに対して、比較例である試料Ｎｏ．８は、ＭｇＯ含有量が３．０％、試料Ｎｏ．９は、Ａｌ2Ｏ3含有量が４．０％であるため、歪点はそれぞれ５９８℃、５８６℃と低かった。また、試料Ｎｏ．１０は、ソーダ石灰ガラスであるため、歪点が５１２℃と低かった。
【００３３】
【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、熱膨張係数が８０×１０-7／℃未満であるため、耐熱衝撃性に優れ、歪点が６２０℃以上と高いため、電極の位置合わせも良好に行うことができる。しかも、ガラス成形性に優れているため、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ＩＴＯ膜、ネサ膜等からなる透明電極が形成された前面ガラス基板表面に誘電体ペーストを塗布し、Ａｌ、Ａｇ、Ｎｉからなる電極が形成された背面ガラス基板表面に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や高歪点ガラスが一般的に用いられてきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ソーダ石灰ガラスは歪点が５００℃程度と低く、５７０〜６００℃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、大型のプラズマディスプレイ装置を作製する上で困難が生じていた。また、ガラスの熱膨張係数が８４×１０-7／℃と高いため、５７０〜６００℃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ていた。
【０００４】
一方、歪点が高いプラズマディスプレイ装置用ガラス基板は、歪点が５７０℃程度であるため、熱収縮によるズレは小さく、大型のプラズマディスプレイ装置を作製することは可能である。しかし、デジタルテレビ等のように高精細品の場合は、歪点が５７０℃程度のガラス基板を用いても熱収縮が未だ不十分である。また、熱膨張係数が８０〜９０×１０-7／℃と大きいため、５７０〜６００℃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ていた。
【０００５】
本発明の目的は、耐熱衝撃性が優れ、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ない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。
【０００６】
【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％で、ＳｉＯ2 ５９．４〜６５％、Ａｌ2Ｏ3５〜１５％、ＭｇＯ ４．５〜９％、ＣａＯ ０〜５％、ＳｒＯ ６．５〜１５％、ＢａＯ ０〜５％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ １５〜２０％、Ｎａ2Ｏ ０〜５％、Ｋ2Ｏ ４〜１１％、Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ ８〜１２％、ＺｒＯ2 ０．３〜２％の組成を有することを特徴とする。
【０００７】
【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、Ａｌ2Ｏ3を５％以上、ＭｇＯを４．５％以上含有しているため、基板ガラスの歪点を６２０℃以上にすることができ、５７０〜６００℃の温度で熱処理した場合に熱変形や熱収縮は問題とならない。ＭｇＯの含有量が高いことで失透しやすくなる懸念があるが、ＣａＯを５％以下、ＺｒＯ2を２％以下に抑え、ＳｒＯを６．５％以上含有することで、失透を抑えることができるためガラスの成形が容易である。
【０００８】
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。
【０００９】
ＳｉＯ2は、ガラス形成成分であり、その含有量は、質量％で５９．４〜６５％である。５９．４％より少なくなるとガラスの歪点が低くなって熱変形や熱収縮が大きくなり、６５％より多くなると溶融性が悪化するため好ましくない。
【００１０】
Ａｌ2Ｏ3は、ガラスの歪点を高める成分であり、その含有量は、質量％で５〜１５％、好ましくは６〜１２％である。５％より少なくなるとガラスの歪点が低くなり、１５％より多くなると高温粘度が高くなってガラスの成形が困難となるため好ましくない。
【００１１】
ＭｇＯは、ガラスの歪点を高めたり、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り、その含有量は、質量％で４．５〜９％、好ましくは５〜８％である。４．５％より少なくなるとガラスの歪点が低下し、また、高温粘度が高くなって溶融性や成形性が困難となる。一方、９％より多くなるとガラスが失透しやすくなるため好ましくない。
【００１２】
ＣａＯ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る成分であり、その含有量は、質量％で０〜５％、好ましくは０〜３％である。５％より多くなるとガラスが失透しやすくなるため好ましくない。
【００１３】
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る成分であり、その含有量は、質量％で６．５〜１５％、好ましくは７〜１４％である。６．５％より少なくなると高温粘度が高くなってガラスの溶融性や成形性が困難になり失透性改善の効果はない。一方、１５％以上になるとガラスの歪点が低下するため好ましくない。
【００１４】
ＢａＯ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る成分であり、その含有量は、質量％で０〜５％、好ましくは０〜３％である。５％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。
【００１５】
また、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯの合量は、質量％で１５〜２０％、好ましくは１６〜１９％である。それらの合量が１５％より少なくなるとガラスの溶融性が低下し、２０％より多くなるとガラスが失透しやすくなるため好ましくない。
【００１６】
Ｎａ2Ｏは、ガラスの熱膨張係数を制御したり、ガラスの溶融性を高める成分であり、その含有量は、質量％で０〜５％、好ましくは０〜３％である。その含有量が５％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。
【００１７】
Ｋ2Ｏは、Ｎａ2Ｏと同様、ガラスの熱膨張係数を制御したり、ガラスの溶融性を高める成分であり、その含有量は、質量％で４〜１１％、好ましくは５〜１０％である。その含有量が４％より少なくなると熱膨張係数が低くなりすぎ、１１％より多くなると歪点が低下するため好ましくない。
【００１８】
Ｎａ2Ｏ及びＫ2Ｏの合量が、質量％で８〜１２％、好ましくは９〜１１％である。８％より少なくなると溶融性が低下し、１２％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。
【００１９】
ＺｒＯ2は、ガラスの歪点を高める成分であり、その含有量は、質量％で０．３〜２％、好ましくは０．５〜１．５％である。その含有量が０．３％より少ないとガラスの歪点が低くなり、２％より多くなるとガラスが失透しやすくなるので好ましくない。
【００２０】
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３％まで、耐クラック性を向上させるためにＰ2Ｏ5を２％まで添加することが可能である。更に、Ａｓ2Ｏ3、Ｓｂ2Ｏ3、ＳＯ3、Ｃｌ等の清澄剤成分を合量で１％まで、Ｆｅ2Ｏ3、ＣｏＯ、ＮｉＯ、Ｃｒ2Ｏ3、ＣｅＯ3等の着色剤成分を各々１％まで添加することが可能である。
【００２１】
上記組成を有するガラス基板は、３０〜３８０℃における熱膨張係数が６５×１０-7／℃以上、８０×１０-7／℃未満であるため、熱応力に起因する割れを抑えることができ、しかも、歪点が６２０℃以上であり、熱変形や熱収縮も起こらず、電極の位置合わせを精度よく行うことができる。
【００２２】
また、１５０℃での体積電気抵抗率（ｌｏｇρ）が１０．５Ω・ｃｍ以上と高く、ガラス中のアルカリ成分の移動度が小さい。そのため、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し難い。
【００２３】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
【００２４】
本発明の実施例（試料Ｎｏ．１〜７）と比較例（試料Ｎｏ．８〜１０）を表１、２に示す。なお、比較例の試料Ｎｏ．１０は、ソーダ石灰ガラスである。
【００２５】
【表１】
【表２】
表中の各試料は、次のようにして作製した。
【００２８】
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た。このように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によって、試料ガラスを作製した。
【００２９】
このようして得られた各試料について、熱膨張係数、密度、歪点及び体積電気抵抗率を測定して、その結果を表に示した。
【００３０】
熱膨張係数は、ディラトメーターで３０〜３８０℃における平均熱膨張係数として測定した。密度は、周知のアルキメデス法で測定した。歪点は、ＡＳＴＭ Ｃ３３６−７１に基づいたファイバーエロンゲーション法によって測定した。また、体積電気抵抗については、ＡＳＴＭ Ｃ６５７−７８に基づいて１５０℃における値を測定した。
【００３１】
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、３０〜３８０℃における熱膨張係数が６７．１〜７３．６×１０-7／℃で、歪点が６２３℃以上と高かった。また、１５０℃における体積電気抵抗（ｌｏｇρ）も１０．９Ω・ｃｍ以上と高かった。
【００３２】
これに対して、比較例である試料Ｎｏ．８は、ＭｇＯ含有量が３．０％、試料Ｎｏ．９は、Ａｌ2Ｏ3含有量が４．０％であるため、歪点はそれぞれ５９８℃、５８６℃と低かった。また、試料Ｎｏ．１０は、ソーダ石灰ガラスであるため、歪点が５１２℃と低かった。
【００３３】
【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、熱膨張係数が８０×１０-7／℃未満であるため、耐熱衝撃性に優れ、歪点が６２０℃以上と高いため、電極の位置合わせも良好に行うことができる。しかも、ガラス成形性に優れているため、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％で、ＳｉＯ2 ５９．４〜６５％、Ａｌ2Ｏ3５〜１５％、ＭｇＯ ４．５〜９％、ＣａＯ ０〜５％、ＳｒＯ ６．５〜１５％、ＢａＯ０〜５％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ １５〜２０％、Ｎａ2Ｏ ０〜５％、Ｋ2Ｏ ４〜１１％、Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ ８〜１２％、ＺｒＯ2 ０．３〜２％の組成を有す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６５×１０-7／℃以上、８０×１０-7／℃未満、歪点が６２０℃以上であることを特徴とする請求項１に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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| JP2001245180A JP4924974B2 (ja) | 2001-08-13 | 2001-08-13 | 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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