JPH1025130A - 基板用ガラス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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。 【解決手段】 重量百分率で、ＳｉＯ₂ ５０〜６５
％、Ａｌ₂ Ｏ₃ １〜１５％、ＳｒＯ ４．５〜１３
％、ＳｒＯ＋ＣａＯ＋ＭｇＯ＋ＢａＯ １７％未満、Ｚ
ｒＯ₂ １〜９％、Ｌｉ₂ Ｏ ０〜１％、Ｎａ₂ Ｏ ２
〜１２％、Ｋ₂ Ｏ ２〜１３％、Ｌｉ₂ Ｏ＋Ｎａ₂ Ｏ＋
Ｋ₂ Ｏ ８〜１６％、ＴｉＯ₂ ０〜５％の組成を有
し、密度が２．７５ｇ／ｃｍ³ 以下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、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、ＩＴ
Ｏ、ネサ膜等からなる電極や絶縁ペーストを５００〜６
００℃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】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】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】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１０
¹⁰Ω・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／ｃ
ｍ³ 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％、Ａｌ₂ Ｏ
₃ １〜１５％、ＳｒＯ ４．５〜１３％、ＳｒＯ＋Ｃ
ａＯ＋ＭｇＯ＋ＢａＯ１７％未満、ＺｒＯ₂ １〜９
％、Ｌｉ₂ Ｏ ０〜１％、Ｎａ₂ Ｏ ２〜１２％、Ｋ₂
Ｏ ２〜１３％、Ｌｉ₂ Ｏ＋Ｎａ₂ Ｏ＋Ｋ₂ Ｏ ８〜１
６％、ＴｉＯ₂０〜５％の組成を有し、密度が２．７５
ｇ／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】Ａｌ₂ Ｏ₃ 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１〜１５％である。１％よ
り少ないと、上記効果が得られず、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 、Ｓ
Ｏ₃ 、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、Ｆｅ₂Ｏ₃ 、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Ｎ
ｏ．１〜６）と、比較例の基板用ガラス（試料Ｎｏ．
７、８）を示すものである。因に試料Ｎｏ．８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１４５
０〜１５５０℃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Ｎ
ｏ．１〜６の各試料は、密度が２．６８ｇ／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５
７６℃以上であるため、熱収縮が小さく、液相温度が１
０２０℃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８０〜８９×１
０^-7／℃であり、１５０℃における体積抵抗率が１０
^11.1Ω・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．７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．８の試料は、歪点が５
００℃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、ＡＳＴＭ Ｃ６５７−７８
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 (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重量百分率で、ＳｉＯ₂ ５０〜６５
   ％、Ａｌ₂ Ｏ₃ １〜１５％、ＳｒＯ ４．５〜１３
   ％、ＳｒＯ＋ＣａＯ＋ＭｇＯ＋ＢａＯ １７％未満、Ｚ
   ｒＯ₂ １〜９％、Ｌｉ₂ Ｏ ０〜１％、Ｎａ₂ Ｏ ２
   〜１２％、Ｋ₂ Ｏ２〜１３％、Ｌｉ₂ Ｏ＋Ｎａ₂ Ｏ＋Ｋ
   ₂ Ｏ ８〜１６％、ＴｉＯ₂ ０〜５％の組成を有し、
   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。