KR20130091252A

KR20130091252A - 플라즈마 디스플레이 장치

Info

Publication number: KR20130091252A
Application number: KR1020127033526A
Authority: KR
Inventors: 가즈타카 오노; 슈사쿠 아키바; 유이치 구로키
Original assignee: 아사히 가라스 가부시키가이샤
Priority date: 2010-07-15
Filing date: 2011-07-15
Publication date: 2013-08-16
Also published as: US20130093312A1; WO2012008586A1; CN102985993A; JPWO2012008586A1; US8604693B2; TW201223908A

Abstract

화질을 향상시킴과 함께, 대면적이며 얇은 커버 유리판의 휨을 저감시킬 수 있는 플라즈마 디스플레이 장치를 제공하는 것.
유리 기판 (21, 22) 을 구비하는 플라즈마 디스플레이 패널 (20) 과, 그 플라즈마 디스플레이 패널 (20) 의 표시측에 첩부되는 커버 유리판 (30) 을 구비하는 플라즈마 디스플레이 장치 (10) 에 있어서, 커버 유리판 (30) 은, 81 ㎝ 이상의 대각선 길이, 1.5 ㎜ 이하의 두께를 갖고, 커버 유리판 (30) 의 평균 열팽창 계수가 50 ∼ 350 ℃ 의 범위에 있어서, 유리 기판 (21, 22) 의 평균 열팽창 계수의 80 ∼ 120 ％ 인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 장치 (10) 를 제공한다.

Description

플라즈마 디스플레이 장치{PLASMA DISPLAY DEVICE}

본 발명은, 플라즈마 디스플레이 장치에 관한 것이다.

휴대전화, 휴대 정보 단말 (PDA), 노트 PC 등의 모바일 기기에는, 액정 디스플레이 (LCD) 장치 등의 박형 디스플레이 장치가 탑재되어 있다. 이 디스플레이 장치에서는, 표시 패널의 전방에, 전면판 또는 전면 필터라고도 불리는 커버 유리판이 설치되어 있고, 사용자는 상기 커버 유리판을 개재하여 표시 패널의 표시를 시인한다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조).

커버 유리판은, 주로, 디스플레이 장치의 미관이나 강도의 향상, 충격 파손 방지 등을 목적으로 하여 설치된다. 커버 유리판은, 내흠집성 향상을 위해, 표층의 적어도 일부에 압축 응력층을 형성한 화학 강화 유리판인 경우가 많다. 화학 강화 유리의 제조 방법으로는, 예를 들어 이온 교환법 등이 있다.

이온 교환법에서는, 유리를 처리액에 침지하고, 유리의 표층에 포함되는, 작은 이온 반경의 이온 (예를 들어, Na 이온) 을, 큰 이온 반경의 이온 (예를 들어, K 이온) 과 치환함으로써, 유리의 표층에 압축 응력층을 형성한다.

일본 공개특허공보 2007-11210호

한편, 최근에는, 가정용 TV 등의 거치형 기기용으로, 액정 디스플레이 (LCD) 장치나 플라즈마 디스플레이 장치 등의 대화면화가 진행되고 있어, 모바일 기기에 비해, 화면 사이즈가 매우 커지고 있다.

이와 같은 대화면 (예를 들어, 대각선 길이가 81 ㎝ (32 인치) 이상) 의 디스플레이 장치에 탑재되는 커버 유리판은, 모바일 기기에 탑재되는 것에 비해, 대면적이 되는 경우가 많다. 또, 대면적화에 수반하는 질량 증가를 억제하기 위해, 판두께를 얇게 하는 것이 요구되고 있다.

그런데, 디스플레이 장치의 화질을 향상시키기 위해, 표시 패널의 표시측에 커버 유리판을 첩부하는 것을 생각할 수 있다. 이로써 표시 패널과 커버 유리판 사이에 종래 있던 공극을 없애고, 공극과 표시 패널의 계면 및 공극과 커버 유리판의 계면에 있어서의 광의 반사를 억제할 수 있다.

그러나, 표시 패널의 표시측에 커버 유리판을 첩부하면, 표시 패널을 구성하는 유리 기판과 커버 유리판 사이의 열팽창 차이에서 기인되어 휨 등이 발생하는 경우가 있다.

특히 플라즈마 디스플레이 장치는, LCD 장치와 달리, 자발광 (self-luminous) 형의 표시 패널을 갖기 때문에, 표시 동작시에 고온이 되기 쉽다. 그 때문에, 상기 열팽창 차이에서 기인되어 휨 등이 발생하기 쉽고, 플라즈마 디스플레이 장치의 미관이나 표시 품질이 손상되기 쉽다. 이 영향은, 커버 유리판의 면적 (대각선 길이) 이 클수록 현저하다.

그러나, 상기 특허문헌 1 에 기재된 디스플레이 장치는, 모바일 기기에 탑재되는 것을 전제로 하고 있고, 소형인 것이므로, 커버 유리판의 대각선 길이가 81 ㎝ (32 인치) 이상인 경우에, 휨을 충분히 저감시킬 수 있는 구성이 되어 있지 않다.

본 발명은, 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로서, 화질을 향상시킴과 함께, 대면적이며 얇은 커버 유리판의 휨을 저감시킬 수 있는 플라즈마 디스플레이 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 해결하기 위해, 본 발명은, 유리 기판을 구비하는 플라즈마 디스플레이 패널과, 그 플라즈마 디스플레이 패널의 표시측에 첩부되는 커버 유리판을 구비하는 플라즈마 디스플레이 장치로서,

상기 커버 유리판은, 81 ㎝ (32 인치) 이상의 대각선 길이, 1.5 ㎜ 이하의 두께를 갖고,

상기 커버 유리판의 평균 열팽창 계수가, 50 ∼ 350 ℃ 의 범위에 있어서, 상기 유리 기판의 평균 열팽창 계수의 80 ∼ 120 ％ 인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 장치를 제공한다.

상기한 수치 범위를 나타내는 「∼」은, 특단의 규정이 없는 한, 그 전후에 기재된 수치를 하한값 및 상한값으로서 포함하는 의미로 사용되고, 이하 본 명세서에 있어서 「∼」은, 동일한 의미로 사용된다.

본 발명에 의하면, 화질을 향상시킴과 함께, 대면적이며 얇은 커버 유리판의 휨을 저감시킬 수 있는 플라즈마 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.

도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 있어서의 플라즈마 디스플레이 장치의 측면 단면도이다.
도 2 는 도 1 의 정면도이다.
도 3 은 용융염 (KNO₃) 중의 Li 함유량 (질량％) 과 화학 강화 처리 후의 유리의 표면 압축 응력 (S) (㎫) 의 관계를 나타내는 도면이다.
도 4 는 유리 중의 ZrO₂ 함유량 (mol％) 과 화학 강화 처리 후의 유리의 비커스 경도 (HV) 의 관계를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 본 발명은, 후술하는 실시형태로 제한되는 경우는 없고, 본 발명의 범위를 일탈하지 않고, 후술하는 실시형태에 여러 가지의 변형 및 치환을 가할 수 있다.

도 1 은, 본 발명의 일 실시형태에 있어서의 플라즈마 디스플레이 장치의 개략 측면도이다. 도 1 에 나타내는 바와 같이, 플라즈마 디스플레이 장치 (10) 는, 플라즈마 디스플레이 패널 (20) 과, 커버 유리판 (30) 을 구비한다. 커버 유리판 (30) 은 플라즈마 디스플레이 패널 (20) 보다 대면적이고, 사용자는 커버 유리판 (30) 을 개재하여 플라즈마 디스플레이 패널 (20) 의 표시를 시인한다.

(플라즈마 디스플레이 패널)

플라즈마 디스플레이 패널 (20) 은, 일반적인 구성이어도 되고, 예를 들어 도 1 에 나타내는 바와 같이, 2 장의 유리 기판 (21, 22), 및 2 장의 유리 기판 (21, 22) 사이에 형성되는 형광체층 (23) 등으로 구성된다. 플라즈마 디스플레이 패널 (20) 의 열팽창 계수는, 주로, 유리 기판 (21, 22) 의 열팽창 계수로 정해진다.

2 장의 유리 기판 (21, 22) 의 내면 (24, 25) 에는, 투명 전극막 등이 소정 패턴으로 미리 형성되어 있다. 2 장의 유리 기판 (21, 22) 사이에는, 희가스 (예를 들어, 네온이나 헬륨) 등이 봉입되어 있다.

이 플라즈마 디스플레이 패널 (20) 은, 투명 전극막을 개재하여 희가스에 전압을 인가함으로써, 자외선을 발생시키고, 형광체층 (23) 을 형광시켜, 화상을 표시한다.

유리 기판 (21, 22) 은, 플라즈마 디스플레이 패널 (20) 의 제조 공정에서 가열 처리되므로, 변형점의 온도가 높은 유리 (예를 들어, 변형점이 570 ℃ 정도인 유리) 로 형성된다. 이로써, 열수축 (구조 완화) 에 의한 패턴 어긋남을 억제할 수 있다.

또, 유리 기판 (21, 22) 은, 플라즈마 디스플레이 패널 (20) 의 제조 공정에서 유리 기판 (21, 22) 의 주변부의 시일을 위해서 사용되는 유리 프리트와의 열팽창 차이를 작게 하기 위해, 열팽창 계수가 큰 유리 (전형적으로는, 50 ∼ 350 ℃ 의 범위에 있어서의 평균 열팽창 계수 (이하, 간단히 「평균 열팽창 계수」라고 한다) 가 83×10^-7/℃ 정도인 유리) 로 형성되는 경우가 많다. 또한, 2 장의 유리 기판 (21, 22) 은, 상이한 조성이어도 되지만, 제조 비용 삭감을 위해, 또, 열팽창 차이에서 기인되는 휨 저감을 위해, 동일 조성인 것이 바람직하다.

유리 기판 (21, 22) 을 제조하는 방법으로는, 먼저, 복수의 유리 원료를 목표의 배합이 되도록 조합하고, 이것을 용해로에 연속적으로 투입하여, 1500 ∼ 1600 ℃ 로 가열하여 용융한다. 이어서, 이 용융 유리를 소정의 판두께로 성형하고, 서랭 후 절단하여, 유리 기판 (21, 22) 을 얻는다.

여기서, 용융 유리를 소정의 판두께로 성형하는 성형 방법은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 플로트법이나 퓨전법 등이 있다. 플로트법에서는, 욕조 내의 용융 금속 (예를 들어, 용융 주석) 의 욕면에 용융 유리를 연속적으로 공급하여, 띠판상으로 성형한다. 퓨전법에서는, 단면 대략 V 자 모양의 홈통 내부에 용융 유리를 연속적으로 공급하고, 홈통으로부터 좌우 양측으로 흘러 넘친 용융 유리를, 홈통의 하측 가장자리에서 합류시켜 띠판상으로 성형한다.

또한, 본 실시형태에서는, 2 장의 유리 기판 (21, 22) 을 사용한다고 했는데, 어느 일방 대신에, 수지 기판 등의 투광성 기판을 사용해도 된다. 또한, 여기에서, 수지 기판 등의 투광성 기판도 유리 기판으로서 포함한다. 이로써, 플라즈마 디스플레이 패널 (20) 의 플렉시블성을 높일 수 있다. 또한, 수지 기판은, 내열성이나 내약품성이 낮기 때문에, 투명 전극막 등을 형성할 때 가열 처리나 약품 처리하는 것이 어렵다. 또, 수지 기판은, 유리 기판이나 커버 유리판과의 열팽창 차이가 크기 때문에, 휨이 발생하기 쉽다. 그 때문에, 2 장의 유리 기판 (21, 22) 을 사용하는 것이 바람직하다.

(커버 유리판 및 그 주변 부재)

커버 유리판 (30) 은, 주로, 플라즈마 디스플레이 장치 (10) 의 미관이나 강도의 향상, 충격 파손 방지 등을 목적으로 하여 설치된다. 커버 유리판 (30) 은, 플라즈마 디스플레이 패널 (20) 의 표시측 (전측) 에 첩부된다.

예를 들어, 커버 유리판 (30) 은, 투광성을 갖는 접착막을 개재하여, 플라즈마 디스플레이 패널 (20) 의 표시측에 첩부된다. 접착막은, 일반적인 구성이면 되고, 그 재질이나 형상은 적절히 선정된다.

이와 같이 하여, 커버 유리판 (30) 과 플라즈마 디스플레이 패널 (20) 사이에 공극이 없는 구성으로 함으로써, 종래 있던 공극과, 커버 유리판 (30) (또는, 플라즈마 디스플레이 패널 (20)) 의 계면에 있어서의 광의 반사를 억제할 수 있다. 그 결과, 플라즈마 디스플레이 장치 (10) 의 화질을 높일 수 있다. 또, 플라즈마 디스플레이 장치 (10) 의 박형화에도 공헌할 수 있다.

커버 유리판 (30) 은, 플라즈마 디스플레이 패널 (20) 로부터의 광을 출사시키는 전면 (31) 과, 플라즈마 디스플레이 패널 (20) 로부터의 광이 입사되는 배면 (32) 을 갖는다. 전면 (31) 또는/및 배면 (32) 에는, 기능막 (40) 이 형성되어 있어도 된다. 또한, 도 1 에서는, 기능막 (40) 은 전면 (31) 에 형성되어 있다.

기능막 (40) 은, 예를 들어, 주위광의 반사 방지, 충격 파손 방지, 전자파 차폐, 근적외선 차폐, 색조 보정, 또는/및 내흠집성 향상 등의 기능을 갖는다.

기능막 (40) 은, 예를 들어 수지제의 막을 커버 유리판 (30) 에 첩부함으로써 형성되어도 된다. 혹은, 기능막 (40) 은, 증착법, 스퍼터법, CVD 법 등의 박막 형성법에 의해 형성되어도 된다.

기능막 (40) 은 일반적인 구성이어도 되고, 그 두께 및 형상 등은, 용도에 따라 적절히 선택된다.

커버 유리판 (30) 의 배면 (32) 에는, 주연부의 적어도 일부를 따라, 가식층 (decorative layer) (50) 이 형성되어 있다. 이 가식층 (50) 은, 플라즈마 디스플레이 패널 (20) 의 외주를 둘러싸도록 배치되면 된다.

가식층 (50) 은, 커버 유리판 (30), 나아가서는 플라즈마 디스플레이 장치 (10) 의 디자인성이나 장식성을 높이기 위해 설치된다. 예를 들어, 가식층 (50) 을 흑색으로 착색하면, 플라즈마 디스플레이 장치 (10) 가 오프 상태일 때, 커버 유리판 (30) 의 주연부를 포함하여, 커버 유리판 (30) 의 전면 (31) 으로부터 전혀 광이 출사되지 않게 된다. 따라서, 플라즈마 디스플레이 장치 (10) 의 외관이 샤프한 인상을 사용자에게 주게 되어, 미관이 향상된다.

가식층 (50) 의 형성 방법에 제한은 없고, 예를 들어, 유기 안료 입자 또는 무기 안료 입자를 포함하는 잉크를 커버 유리판 (30) 에 도포하고, 이것을 자외선 조사 혹은 가열 소성함으로써 형성할 수 있다. 잉크는, 예를 들어 유기 비히클에 유기 안료 입자 또는 무기 안료 입자를 혼합, 분산시킴으로써 조제된다.

(커버 유리판의 재질이나 특성 등)

커버 유리판 (30) 의 두께는, 박형화, 경량화의 관점에서 1.5 ㎜ 이하이고, 바람직하게는 1.3 ㎜ 이하이며, 더욱 바람직하게는 1.1 ㎜ 이하이다. 또, 커버 유리판 (30) 의 두께는, 핸들링성의 관점에서 0.5 ㎜ 이상인 것이 바람직하다.

커버 유리판 (30) 의 대각선 길이 (L) 는, 대면적화의 관점에서 81 ㎝ (32 인치) 이상이고, 바람직하게는 94 ㎝ (37 인치) 이상이며, 더욱 바람직하게는 101 ㎝ (40 인치) 이상이다.

커버 유리판 (30) 의 평균 열팽창 계수 (JIS R3102) 는, 50 ∼ 350 ℃ 의 범위에서, 플라즈마 디스플레이 패널 (20) 용의 유리 기판 (21, 22) 의 평균 열팽창 계수의 80 ∼ 120 ％ 이다. 여기서, 「플라즈마 디스플레이 패널용 유리 기판」이란, 플라즈마 디스플레이 패널이 2 장의 유리 기판을 갖는 경우, 양방의 유리 기판을 의미한다. 즉, 플라즈마 디스플레이 패널의 2 장의 유리 기판이 상이한 평균 열팽창 계수를 갖는 경우, 커버 유리판의 평균 열팽창 계수는, 플라즈마 디스플레이 패널용 유리 기판 (21, 22) 의 평균 열팽창 계수의 어느 것에 대해서도 80 ∼ 120 ％ 가 된다.

커버 유리판 (30) 의 평균 열팽창 계수를 상기 범위로 함으로써, 커버 유리판 (30) 과 유리 기판 (21, 22) 의 열팽창 차이를 충분히 저감시킬 수 있고, 대각선 길이가 32 인치 (약 81.3 ㎝) 이상인 커버 유리판 (30) 의 열변형을 충분히 작게 할 수 있다. 보다 바람직한 범위는 85 ∼ 115 ％, 특히 바람직한 범위는 90 ∼ 110 ％ 이다.

구체적으로는, 예를 들어, 플라즈마 디스플레이 장치 (10) 의 표시 동작시에 열이 발생할 때의 휨을 저감시킬 수 있다. 혹은, 플라즈마 디스플레이 장치 (10) 의 제조 공정에서, 플라즈마 디스플레이 패널 (20) 과 커버 유리판 (30) 을 열경화형 접착제로 고정시킬 때의 휨을 저감시킬 수 있다. 이들 효과는, 커버 유리판 (30) 이나 유리 기판 (21, 22) 의 면적 (대각선 길이) 이 커질수록 현저하다.

커버 유리판 (30) 은, 휨 저감을 위해, 유리 기판 (21) 이나 유리 기판 (22) 과 동일 조성의 재료로 형성되면 된다. 동일 조성이면, 제조 비용을 삭감할 수도 있다.

또, 커버 유리판 (30) 은, 내흠집성 향상을 위해, 화학 강화 처리에 의해 표층의 적어도 일부에 압축 응력층을 형성한 화학 강화 유리판인 것이 바람직하다. 화학 강화 처리의 방법으로는, 예를 들어 이온 교환법 등이 있다.

이온 교환법에서는, 유리판을 처리액에 침지하고, 유리판의 표층에 포함되는, 작은 이온 반경의 이온 (예를 들어, Na 이온) 을, 큰 이온 반경의 이온 (예를 들어, K 이온) 과 치환함으로써, 유리판의 표층에 압축 응력층을 형성한다.

처리액으로는, 질산칼륨 (KNO₃) 용융염 등이 사용된다. 구체적인 조건은, 유리판의 두께에 따라서도 상이한데, 400 ∼ 550 ℃ 의 KNO₃ 용융염에 2 ∼ 20 시간 유리판을 침지시키는 것이 전형적이다. 경제적인 관점에서는 400 ∼ 500 ℃, 2 ∼ 16 시간의 조건으로 침지시키는 것이 바람직하고, 보다 바람직한 침지 시간은 2 ∼ 10 시간이다.

화학 강화 처리 전의 커버 유리판 (30) 은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 하기의 조성을 갖는 유리 A ∼ 유리 D 이면 바람직하다.

(유리 A)

유리 A 는, 산화물 기준의 몰 백분율 표시로, SiO₂ 를 55 ∼ 70 ％, Al₂O₃ 을 5 ∼ 15 ％, Na₂O 를 4 ∼ 20 ％, MgO 를 1 ∼ 15 ％ 함유하고, 이들 성분의 합계량이 85 ％ 이상이다.

유리 A 의 50 ∼ 350 ℃ 의 범위에 있어서의 평균 열팽창 계수는, 전형적으로는 66×10^-7 ∼ 100×10^-7/℃ 이다. 또한, 유리 A 를 화학 강화하여 이루어지는 화학 강화 유리판의 평균 열팽창 계수는, 압축 응력층 두께 (t) 가 충분히 작기 때문에, 화학 강화 전의 유리 A 의 평균 열팽창 계수와 대략 동일하다.

(유리 B)

유리 B 는, 산화물 기준의 몰 백분율 표시로, SiO₂ 를 50 ∼ 74 ％, Al₂O₃ 을 1 ∼ 10 ％, Na₂O 를 6 ∼ 14 ％, K₂O 를 3 ∼ 15 ％, MgO 를 2 ∼ 15 ％, CaO 를 0 ∼ 10 ％, ZrO₂ 를 0 ∼ 5 ％ 함유하고, SiO₂ 및 Al₂O₃ 의 함유량의 합계가 75 ％ 이하, Na₂O 및 K₂O 의 함유량의 합계가 12 ∼ 25 ％, MgO 및 CaO 의 함유량의 합계 MgO＋CaO 가 7 ∼ 15 ％ 이다. 이 유리 B 는 하기의 유리 B1 ∼ B3 이어도 된다.

유리 B1 은, 상기 유리 B 로서, Na₂O 가 12 ％ 이하, K₂O 가 4 ％ 이상, Na₂O＋K₂O 가 14 ％ 이상, MgO＋CaO 가 8 ％ 이상, Na₂O＋K₂O 로부터 Al₂O₃ 함유량을 뺀 차이가 10 ％ 이상이고, BaO 를 함유하는 경우 그 함유량이 1 ％ 미만이다.

이 유리 B1 에 있어서, SrO 또는 BaO 를 함유하는 경우 알칼리 토금속 산화물의 함유량의 합계가 15 ％ 이하여도 된다.

이 유리 B1 에 있어서, SiO₂ 가 60 ∼ 70 ％, Al₂O₃ 이 2 ∼ 8 ％, Na₂O 가 11 ％ 이하, K₂O 가 6 ∼ 12 ％, MgO 가 4 ∼ 14 ％, CaO 가 0 ∼ 8 ％, ZrO₂ 가 0 ∼ 4 ％, Na₂O＋K₂O 가 16 ∼ 20 ％ 여도 된다.

유리 B2 는, 상기 유리 B 로서, SiO₂ 가 60 ∼ 70 ％, Al₂O₃ 이 2 ∼ 8 ％, K₂O 가 8 ％ 이하, MgO 가 6 ％ 이상, Na₂O＋K₂O 가 18 ％ 이하이고, K₂O 함유량에 1.7 을 곱한 것과 Na₂O 함유량의 합 Na₂O＋1.7 K₂O 가 19 ％ 미만이다.

유리 B3 은, 상기 유리 B 로서, SiO₂ 가 63 ％ 이상, Al₂O₃ 이 3 ％ 이상, Na₂O 가 8 ％ 이상, K₂O 가 8 ％ 이하, MgO 가 6 ∼ 14 ％, CaO 가 0 ∼ 1 ％, ZrO₂ 가 1 ∼ 4 ％, Na₂O＋K₂O 가 14 ∼ 17 ％ 이다.

이 유리 B3 에 있어서, K₂O 함유량에 1.7 을 곱한 것과 Na₂O 함유량의 합, 즉 Na₂O＋1.7 K₂O 가 19 ％ 미만이어도 된다.

이들 유리 B (B1 ∼ B3) 에 의하면, K₂O 함유량이 충분히 높기 때문에, 화학 강화의 이온 교환 속도를 과대하게 하지 않고, 압축 응력층 두께 (t) 를 증대시킬 수 있다. 따라서, 화학 강화 처리 후에, 별도, 연마 처리를 실시하지 않고, 표면 압축 응력 (S) 을 예를 들어 1050 ㎫ 미만으로 하면서 압축 응력층의 두께 (t) 를 크게 할 수 있다.

유리 B 를 화학 강화하여 이루어지는 화학 강화 유리판에서는, 압축 응력층 두께 (t) 는 20 ㎛ 초과인 것이 바람직하다. 20 ㎛ 이하에서는 깨지기 쉬워질 우려가 있다. 보다 바람직하게는 30 ㎛ 이상, 특히 바람직하게는 40 ㎛ 이상, 전형적으로는 45 ㎛ 이상 또는 50 ㎛ 이상이다.

유리 B 를 화학 강화하여 이루어지는 화학 강화 유리판에서는, 표면 압축 응력 (S) 은 전형적으로는 300 ㎫ 이상 1050 ㎫ 미만이다. 300 ㎫ 미만에서는 깨지기 쉬워질 우려가 있다. 또한, 유리 B1 을 화학 강화하여 이루어지는 화학 강화 유리판에서는, 표면 압축 응력 (S) 은 전형적으로는 300 ㎫ 이상 750 ㎫ 미만이고, 유리 B2 또는 유리 B3 을 화학 강화하여 이루어지는 화학 강화 유리판에서는, 표면 압축 응력 (S) 은 전형적으로는 700 ㎫ 이상 1050 ㎫ 미만이다.

유리 B 의 유리 전이점 Tg (이하, 간단히 Tg 라고도 한다) 는, 유리 B1 에 있어서는 전형적으로는 540 ∼ 610 ℃, 유리 B2, B3 에 있어서는 전형적으로는 580 ∼ 640 ℃ 이다.

유리 B 의 점도가 10⁴ dPa·s 가 되는 온도 T₄ (이하, 간단히 T₄ 라고도 한다) 는 1190 ℃ 이하인 것이 바람직하다. 1190 ℃ 초과에서는 유리의 성형이 곤란해질 우려가 있다. 전형적으로는 1180 ℃ 이하이다.

유리 B 의 점도가 10² dPa·s 가 되는 온도 T₂ (이하, 간단히 T₂ 라고도 한다) 는 1650 ℃ 이하인 것이 바람직하다. 1650 ℃ 초과에서는 용융이 곤란해져, 미융물 (未融物) 등의 제품 결점이 많아질 우려가 있거나, 또는 용융 설비가 고가가 될 우려가 있다. 전형적으로는 1600 ℃ 이하이다.

유리 B 의 실투 온도는 상기 온도 T₄ 이하인 것이 바람직하다. 그러한 것이 아니면 예를 들어 플로트법을 적용했을 때 실투가 발생되어 성형하는 것이 곤란해질 우려가 있다. 여기서 실투 온도란 유리를 15 시간 그 온도로 유지했을 때 실투가 석출되는 온도의 최고값이다.

유리 B 의 비중 (ρ) 은 2.6 이하인 것이 바람직하다. 2.6 초과에서는 플라즈마 디스플레이 장치 (10) 의 경량화가 불충분해질 우려가 있다.

유리 B 의 50 ∼ 350 ℃ 에서의 평균 열팽창 계수 (α) 는 전형적으로는 80×10^-7 ∼ 130×10^-7/℃ 이다. 또한, 유리 B 를 화학 강화하여 이루어지는 화학 강화 유리판의 평균 열팽창 계수는, 압축 응력층 두께 (t) 가 충분히 작기 때문에, 화학 강화 전의 유리 B 의 평균 열팽창 계수 (α) 와 대략 동일하다.

유리 B 중, 유리 B1 은 화학 강화 처리 후에, 별도, 연마 처리를 실시하지 않고, 표면 압축 응력 (S) 을 예를 들어 750 ㎫ 미만으로 하면서 압축 응력층의 두께 (t) 를 크게 하고 싶은 경우에 바람직한 양태이다. 유리 B2 및 유리 B3 은 유리 제조시의 청징을 황산염에 의해 실시하는 경우에 바람직한 양태이다.

다음으로, 유리 B 의 조성에 대해, 특별히 언급하지 않는 한 몰 백분율 표시 함유량을 사용하여 설명한다.

SiO₂ 는 유리의 골격을 구성하는 성분으로 필수이다. 50 ％ 미만에서는 유리로서의 안정성이 저하되거나, 또는 내후성이 저하된다. 바람직하게는 60 ％ 이상이다. 또한, 유리 B2 에 있어서는 60 ％ 이상, 바람직하게는 62 ％ 이상이고, 유리 B3 에 있어서는 63 ％ 이상이다.

SiO₂ 가 74 ％ 초과에서는 유리의 점성이 증대되어 용융성이 현저하게 저하된다. 바람직하게는 70 ％ 이하, 전형적으로는 68 ％ 이하이다. 또한, 유리 B2 에서는 SiO₂ 는 70 ％ 이하이다.

Al₂O₃ 은 이온 교환 속도를 향상시키는 성분으로, 필수이다. 1 ％ 미만에서는 이온 교환 속도가 저하된다. 바람직하게는 2 ％ 이상, 전형적으로는 3 ％ 이상이다. 또한, 유리 B2 에서는 Al₂O₃ 은 2 ％ 이상이고, 유리 B3 에서는 3 ％ 이상이다.

Al₂O₃ 이 10 ％ 초과에서는 유리의 점성이 높아져 균질의 용융이 곤란해진다. 바람직하게는 9 ％ 이하, 보다 바람직하게는 8 ％ 이하, 전형적으로는 7 ％ 이하이다. 또한, 유리 B2 에서는 Al₂O₃ 은 8 ％ 이하이다.

SiO₂ 및 Al₂O₃ 의 함유량의 합계가 75 ％ 초과에서는 고온에서의 유리의 점성이 증대되어, 용융이 곤란해진다. 전형적으로는 72 ％ 이하이다. 또, 동 합계는 66 ％ 이상인 것이 바람직하다. 66 ％ 미만에서는 안정적인 유리가 얻어지기 어려워지거나, 내후성이 저하되기 쉬워지거나 할 우려가 있어, 전형적으로는 68 ％ 이상이다.

Na₂O 는 이온 교환에 의해 압축 응력층을 형성시키고, 또 유리의 용융성을 향상시키는 성분으로, 필수이다. 6 ％ 미만에서는 이온 교환에 의해 원하는 압축 응력층을 형성하는 것이 곤란해진다. 바람직하게는 7 ％ 이상, 전형적으로는 8 ％ 이상이다. 또한, 유리 B3 에서는 Na₂O 는 8 ％ 이상이다.

Na₂O 가 14 ％ 초과에서는 Tg 따라서 변형점이 낮아지거나, 또는 내후성이 저하된다. 바람직하게는 13 ％ 이하, 전형적으로는 12 ％ 이하이다. 또한, 유리 B1 에서는 Na₂O 는 12 ％ 이하이고, 바람직하게는 11 ％ 이하, 전형적으로는 10 ％ 이하이다.

K₂O 는 용융성을 향상시키는 성분임과 함께, 화학 강화에 있어서의 이온 교환 속도를 크게 하여 원하는 표면 압축 응력 (S) 과 압축 응력층 두께 (t) 를 얻도록 하기 위한 성분으로, 필수이다. 3 ％ 미만에서는 용융성이 저하되거나, 또는 이온 교환 속도가 저하된다. 전형적으로는 4 ％ 이상이다. 또한, 유리 B1 에서는 K₂O 는 4 ％ 이상이고, 바람직하게는 5 ％ 이상, 보다 바람직하게는 6 ％ 이상, 전형적으로는 7 ％ 이상이다. 또한, K₂O 의 질량 백분율 표시 함유량은 3 ％ 이상인 것이 전형적이다.

K₂O 가 15 ％ 초과에서는 내후성이 저하된다. 바람직하게는 12 ％ 이하, 전형적으로는 11 ％ 이하이다. 또한, 유리 B2, 유리 B3 에서는 K₂O 는 8 ％ 이하이고, 바람직하게는 7 ％ 이하, 전형적으로는 6 ％ 이하이다.

Na₂O 및 K₂O 의 함유량의 합계 R₂O 가 12 ％ 미만에서는 원하는 이온 교환 특성을 얻을 수 없게 된다. 바람직하게는 13 ％ 이상, 보다 바람직하게는 14 ％ 이상이다. 또한, 유리 B1, 유리 B3 에서는 R₂O 는 14 ％ 이상이며, 유리 B1 에서는 바람직하게는 16 ％ 이상, 보다 바람직하게는 16.5 ％ 이상, 전형적으로는 17 ％ 이상이다.

R₂O (Na₂O 및 K₂O 의 합계량) 가 25 ％ 초과에서는 유리의 내후성을 비롯한 화학적 내구성이 낮아진다. 바람직하게는 22 ％ 이하, 보다 바람직하게는 20 ％ 이하, 전형적으로는 19 ％ 이하이다. 또한, 유리의 염기성도를 저하시켜 황산염에 의한 청징성을 향상시키는 것 등을 위해서, 유리 B2 에서는 R₂O 는 18 ％ 이하, 유리 B3 에서는 17 ％ 이하이다.

유리의 염기성도를 저하시켜 황산염에 의한 청징성을 향상시키는 것 등을 위해서, 유리 B2 에서는 상기 Na₂O＋1.7 K₂O 는 19 ％ 미만이 된다. 유리 B3 에 있어서도 Na₂O＋1.7 K₂O 는 19 ％ 미만인 것이 바람직하다. 또한, 「유리의 염기성도를 저하시켜 황산염에 의한 청징성을 향상시킨다」란, 황산나트륨에 의한 청징인 경우에 대해 말하면 황산나트륨의 분해 온도를 1500 ℃ 정도 이하로 하는 것을 말한다.

상기 R₂O (Na₂O 및 K₂O 의 합계량) 로부터 Al₂O₃ 함유량을 뺀 차이 R₂O-Al₂O₃ 은 10 ％ 이상인 것이 바람직하다. 10 ％ 미만이면 압축 응력층 두께 (t) 가 작아질 우려가 있다. 압축 응력층 두께 (t) 가 작아지는 것은 Tg 따라서 변형점이 높아지기 때문이라고 생각된다. 또한, 유리 B1 에서는 R₂O-Al₂O₃ 은 10 ％ 이상이다.

SiO₂ 및 Al₂O₃ 의 함유량의 합계로부터 R₂O (Na₂O 및 K₂O 의 합계량) 를 뺀 차이는 60 ％ 이하인 것이 바람직하다. 60 ％ 초과에서는 상기 T₂ 가 1650 ℃ 를 초과하여 용융이 곤란해질 우려가 있다.

Li₂O 는 변형점을 낮게 하여 응력 완화를 일어나기 쉽게 하고, 그 결과 안정적인 압축 응력층을 얻어지지 않게 하는 성분이므로 함유하지 않는 것이 바람직하고, 함유하는 경우에도 그 함유량은 2 ％ 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.05 ％ 이하, 특히 바람직하게는 0.01 ％ 미만이다.

또, Li₂O 는 화학 강화 처리시에 KNO₃ 등의 용융염 중에 용출되는 경우가 있지만, Li 를 함유하는 용융염을 사용하여 화학 강화 처리를 실시하면 표면 압축 응력 (S) 이 현저하게 저하된다. 즉, 본 발명자는 Li 를 함유하지 않는 KNO₃, Li 를 0.005 질량％, 0.01 질량％, 0.04 질량％ 함유하는 KNO₃ 을 사용하여 후에 게재하는 재료예 19 의 유리를 450 ℃ 6 시간의 조건으로 화학 강화 처리를 실시한 결과, 도 3 에 나타내는 바와 같이 용융염이 Li 를 0.005 질량％ 함유하고 있는 것만으로 표면 압축 응력이 현저하게 저하되는 것을 알아내었다. 따라서, Li₂O 는 이 관점에서는 함유하지 않는 것이 바람직하다.

K₂O 의 함유량과 알칼리 금속 산화물의 함유량의 합계의 비는 0.25 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.4 이상, 전형적으로는 0.5 초과이다.

알칼리 토금속 산화물은 용융성을 향상시키는 성분임과 함께, Tg 따라서 변형점의 조절에 유효한 성분이다.

BaO 는 알칼리 토금속 산화물 중에서 이온 교환 속도를 저하시키는 효과가 가장 크기 때문에, BaO 는 함유하지 않는 것으로 하거나, 함유하는 경우에도 그 함유량은 1 ％ 미만으로 하는 것이 바람직하고, 유리 B1 에서는 함유하는 경우에도 1 ％ 미만으로 해야 한다.

SrO 는 필요에 따라 함유해도 되는데, MgO, CaO 에 비해 이온 교환 속도를 저하시키는 효과가 크기 때문에 함유하는 경우에도 그 함유량은 1 ％ 미만인 것이 바람직하다.

SrO 또는 BaO 를 함유하는 경우 그들 함유량의 합계는 3 ％ 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 2 ％ 미만이다.

MgO 및 CaO 는 이온 교환 속도를 저하시키는 효과가 비교적 작은 것이고, 적어도 MgO 를 2 ％ 이상 함유해야 한다.

MgO 가 2 ％ 미만에서는 용융성이 저하된다. 바람직하게는 4 ％ 이상, 보다 바람직하게는 6 ％ 이상, 전형적으로는 6.5 ％ 이상이다. 또한, 유리 B2, 유리 B3 에서는 MgO 는 6 ％ 이상이며, 바람직하게는 6.5 ％ 이상, 전형적으로 10 ％ 이상이다.

MgO 가 15 ％ 초과에서는 이온 교환 속도가 저하된다. 바람직하게는 14 ％ 이하, 보다 바람직하게는 13.5 ％ 이하이다. 또한, 유리 B1 에서는 MgO 는 13 ％ 이하인 것이 특히 바람직하고, 전형적으로 12 ％ 이하이며, 유리 B3 에서는 MgO 는 14 ％ 이하이다.

CaO 를 함유하는 경우, 그 함유량은 전형적으로는 1 ％ 이상이다. 그 함유량이 10 ％ 초과에서는 이온 교환 속도가 저하된다. 바람직하게는 8 ％ 이하, 전형적으로는 6 ％ 이하이다. 또한, 유리 B2 에서는 CaO 를 함유하는 경우에도 그 함유량은 전형적으로는 1 ％ 이하이며, 유리 B3 에서는 1 ％ 이하로 해야 한다.

CaO 를 함유하는 경우, MgO 와 CaO 의 함유량의 비는 1 이상인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 1.1 이상이다.

MgO 및 CaO 의 함유량의 합계 MgO＋CaO 는 7 ∼ 15 ％ 이며, 전형적으로는 8 ％ 이상이며, 유리 B1 에서는 8 ％ 이상이어야 한다. 또, MgO 및 CaO 의 질량 백분율 표시의 함유량의 합계는 전형적으로는 5.1 ％ 이상이다.

MgO＋CaO 와 Al₂O₃ 의 함유량의 비는 바람직하게는 1.2 이상, 전형적으로는 1.5 이상이다.

알칼리 토금속 산화물의 함유량의 합계 RO 는 2 ％ 초과 15 ％ 이하인 것이 바람직하다. 2 ％ 이하에서는 용융성이 저하되거나, 또는 변형점의 조절이 곤란해진다. 바람직하게는 4 ％ 이상, 보다 바람직하게는 6 ％ 이상, 전형적으로는 8 ％ 이상이다. 15 ％ 초과에서는 이온 교환 속도가 저하되거나, 실투되기 쉬워지거나, 또는 변형점이 지나치게 낮아질 우려가 있다.

유리 B3 을 제외한 유리 B 에서는 ZrO₂ 는 필수는 아니지만, 이온 교환 속도를 크게 하기 위해서 5 ％ 까지의 범위에서 함유해도 된다. 5 ％ 초과에서는 이온 교환 속도를 크게 하는 효과가 포화되고, 또, 용융성이 악화되어 미용융물로서 유리 중에 남는 경우가 일어난다. 또, 도 4 에 나타내는 바와 같이 ZrO₂ 를 함유시킴으로써 화학 강화 처리 후의 유리의 비커스 경도가 증대된다. 덧붙여서, 도 4 에 나타내는 경향은, 후에 게재하는 재료예 5, 9, 10 의 유리 외에, (1) 몰 백분율 표시로, SiO₂ 를 64.0 ％, Al₂O₃ 을 5.4 ％, Na₂O 를 9.6 ％, K₂O 를 9.1 ％, MgO 를 5.4 ％, CaO 를 4.0 ％, ZrO₂ 를 2.5 ％ 함유하는 유리, (2) 몰 백분율 표시로, SiO₂ 를 64.0 ％, Al₂O₃ 을 5.3 ％, Na₂O 를 9.6 ％, K₂O 를 9.1 ％, MgO 를 5.2 ％, CaO 를 4.0 ％, ZrO₂ 를 2.7 ％ 함유하는 유리, (3) 몰 백분율 표시로, SiO₂ 를 66.8 ％, Al₂O₃ 을 11.0 ％, Na₂O 를 13.1 ％, K₂O 를 2.5 ％, MgO 를 6.1 ％, CaO 를 0.6 ％ 함유하는 유리에 있어서도 동일하게 확인된다. ZrO₂ 는, 바람직하게는 4 ％ 이하, 전형적으로는 2 ％ 이하이다. ZrO₂ 를 함유하는 경우, 그 함유량은 바람직하게는 0.5 ％ 이상, 전형적으로는 1 ％ 이상이다.

유리 B3 에 있어서, ZrO₂ 는 필수이고, 1 ∼ 4 ％ 함유한다. 전형적으로는 1.5 ∼ 3 ％ 이다.

유리 B 는 본질적으로 이상에서 설명한 성분으로 이루어지는데, 유리 B 의 효과를 저해하지 않는 범위에서 그 밖의 성분을 함유해도 된다. 그러한 성분을 함유하는 경우, 그들 성분의 함유량의 합계는 10 ％ 이하인 것이 바람직하고, 전형적으로는 5 ％ 이하이다. 이하, 상기 그 밖의 성분에 대해 예시적으로 설명한다.

ZnO 는 유리의 고온에서의 용융성을 향상시키기 위해 예를 들어 2 ％ 까지 함유해도 되는 경우가 있는데, 바람직하게는 1 ％ 이하이다. 플로트법으로 제조하는 경우 등에는 0.5 ％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 0.5 ％ 초과에서는 플로트 성형시에 환원시켜 제품 결점이 될 우려가 있다. 전형적으로는 ZnO 는 함유하지 않는다.

B₂O₃ 은 고온에서의 용융성 또는 유리 강도의 향상을 위해서 예를 들어 1 ％ 까지 함유해도 되는 경우가 있다. 1 ％ 초과에서는 균질의 유리를 얻기 어려워져, 유리의 성형이 곤란해질 우려가 있다. 전형적으로는 B₂O₃ 은 함유하지 않는다.

TiO₂ 는 유리 중에 존재하는 Fe 이온 (Fe² ^＋, Fe³ ^＋) 의 산화 환원 상태를 변화시켜 가시광 투과율이 변화되어 유리가 착색될 우려가 있으므로, 함유한다고 해도 1 ％ 이하인 것이 바람직하고, 전형적으로는 함유하지 않는다.

유리의 용융시의 청징제로서, SO₃, 염화물, 불화물 등을 적절히 함유해도 된다. 단, 화질 향상을 위해, 가시역에 흡수를 갖는 Fe₂O₃, NiO, Cr₂O₃ 등 원료 중의 불순물로서 혼입하는 성분은 가능한 한 줄이는 것이 바람직하고, 각각 질량 백분율 표시로 0.15 ％ 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.05 ％ 이하이다.

(유리 C)

유리 C 는, 산화물 기준의 몰 백분율 표시로, SiO₂ 를 68 ∼ 80 ％, Al₂O₃ 을 4 ∼ 10 ％, Na₂O 를 5 ∼ 15 ％, K₂O 를 0 ∼ 1 ％, MgO 를 4 ∼ 15 ％, ZrO₂ 를 0 ∼ 1 ％ 함유하고, SiO₂ 및 Al₂O₃ 의 함유량의 합계 SiO₂＋Al₂O₃ 이 85 ％ 이하이다.

이 유리 C 에 있어서, Al₂O₃ 이 4.5 ％ 이상인 것이 바람직하다. 또, 이 유리 C 에 있어서, SiO₂＋Al₂O₃ 이 75 ％ 이상인 것이 바람직하다. 또한, 이 유리 C 에 있어서, SiO₂ 가 70 ∼ 75 ％, Al₂O₃ 이 5 ％ 이상, Na₂O 가 8 ％ 이상, MgO 가 5 ∼ 12 ％, SiO₂＋Al₂O₃ 이 77 ∼ 83 ％ 인 것이 보다 바람직하다.

또, 이 유리 C 에 있어서, CaO 를 함유하지 않거나, 또는 CaO 를 함유하는 경우 그 함유량이 1 ％ 미만이면 된다.

또, 이 유리 C 에 있어서, CaO, SrO, BaO 및 ZrO₂ 의 어느 1 이상의 성분을 함유하는 경우 그들 4 성분의 함유량의 합계가 1.5 ％ 미만인 것이 보다 바람직하다.

이 유리 C 에 의하면, 화학 강화법에 의한 충분한 강도 향상이 가능하고, 또한 화학 강화 후의 유리 사용시에 생기는 압흔을 기점으로 한 크랙의 발생 (신전) 을 억제할 수 있다.

유리 C 를 화학 강화하여 이루어지는 화학 강화 유리판에서는, 표면 압축 응력 (S) 은 550 ㎫ 이상인 것이 바람직하고, 또, 전형적으로는 1200 ㎫ 이하이다.

유리 C 를 화학 강화하여 이루어지는 화학 강화 유리판에서는, 압축 응력층 두께 (t) 는 10 ㎛ 초과인 것이 바람직하고, 또, 전형적으로는 70 ㎛ 이하이다.

유리 C 를 화학 강화하여 이루어지는 화학 강화 유리판은, 비커스 경도계의 비커스 압자로 5 kgf=49N 의 힘을 가해도 파괴되지 않는 것인 것이 바람직하다. 7 kgf 의 힘을 가해도 파괴되지 않는 것인 것이 보다 바람직하고, 10 kgf 의 힘을 가해도 파괴되지 않는 것인 것이 특히 바람직하다.

유리 C 의 유리 전이점 Tg 는 400 ℃ 이상인 것이 바람직하다. 400 ℃ 미만에서는 이온 교환시에 표면 압축 응력이 완화되어, 충분한 응력이 얻어지지 않을 우려가 있다.

유리 C 의 점도가 10² dPa·s 가 되는 온도 T₂ 는 1750 ℃ 이하인 것이 바람직하다.

유리 C 의 점도가 10⁴ dPa·s 가 되는 온도 T₄ 는 1350 ℃ 이하인 것이 바람직하다.

유리 C 의 비중 (ρ) 은 2.50 이하인 것이 바람직하다.

유리 C 의 영률 (E) 은 68 ㎬ 이상인 것이 바람직하다. 68 ㎬ 미만에서는 유리의 내크랙성이나 파괴 강도가 불충분해질 우려가 있다.

유리 C 의 푸아송비 (σ) 는 0.25 이하인 것이 바람직하다. 0.25 초과에서는 유리의 내크랙성이 불충분해질 우려가 있다.

유리 C 의 50 ∼ 350 ℃ 에서의 평균 열팽창 계수 (α) 는 전형적으로는 57×10^-7 ∼ 81×10^-7/℃ 이다. 또한, 유리 C 를 화학 강화하여 이루어지는 화학 강화 유리판의 평균 열팽창 계수는, 압축 응력층 두께 (t) 가 충분히 작기 때문에, 화학 강화 전의 유리 C 의 평균 열팽창 계수 (α) 와 대략 동일하다.

다음으로, 유리 C 의 조성에 대해, 특별히 언급하지 않는 한 몰 백분율 표시 함유량을 사용하여 설명한다.

SiO₂ 는 유리의 골격을 구성하는 성분으로 필수이다. 또, 유리 표면에 흠집이 생겼을 때의 크랙의 발생을 저감시키는 성분이다. 68 ％ 미만에서는 유리로서의 안정성이나 내후성 또 치핑내성이 저하된다. 바람직하게는 70 ％ 이상이다. SiO₂ 가 80 ％ 초과에서는 유리의 점성이 증대되어 용융성이 저하된다. 바람직하게는 75 ％ 이하이다.

Al₂O₃ 은 이온 교환 성능 및 치핑내성을 향상시키는 성분으로 필수이다. 4 ％ 미만에서는 이온 교환에 의해, 원하는 표면 압축 응력값, 응력층 깊이가 얻어지지 않게 된다. 바람직하게는 4.5 ％ 이상, 보다 바람직하게는 5 ％ 이상이다. 10 ％ 초과에서는 유리의 점성이 높아져 균질한 용융이 곤란해진다.

SiO₂ 및 Al₂O₃ 의 함유량의 합계 SiO₂＋Al₂O₃ 이 85 ％ 초과에서는 고온에서의 유리의 점성이 증대되어, 용융이 곤란해진다. 바람직하게는 83 ％ 이하이다. 또, SiO₂＋Al₂O₃ 은 75 ％ 이상인 것이 바람직하다. 75 ％ 미만에서는 압흔이 생겼을 때의 크랙 내성이 저하된다. 보다 바람직하게는 77 ％ 이상이다.

Na₂O 는 이온 교환에 의해 압축 응력층을 형성시키고, 또 유리의 용융성을 향상시키는 성분으로, 필수이다. 5 ％ 미만에서는 이온 교환에 의해 원하는 압축 응력층을 형성하는 것이 곤란해진다. 바람직하게는 8 ％ 이상이다. Na₂O 가 15 ％ 초과에서는 내후성이 저하된다. 또, 압흔으로부터 크랙이 발생되기 쉬워진다.

K₂O 는 필수는 아니지만 이온 교환 속도를 증대시키기 위해, 1 ％ 까지 함유해도 된다. 1 ％ 초과에서는 압흔으로부터 크랙이 발생되기 쉬워진다.

MgO 는 이온 교환 속도를 저하시킬 가능성이 있는 성분이지만, 크랙의 발생을 억제하고, 또 용융성을 향상시키는 성분으로, 필수이다. 4 ％ 미만에서는 점성이 증대되어 용융성이 저하된다. 바람직하게는 5 ％ 이상이다. 15 ％ 초과에서는 유리가 실투되기 쉬워진다. 바람직하게는 12 ％ 이하이다.

ZrO₂ 는 필수는 아니지만, 고온에서의 점성을 저하시키기 위해서, 또는 표면 압축 응력을 크게 하기 위해서 1 ％ 까지의 범위에서 함유해도 된다. 1 ％ 초과에서는 압흔으로부터 크랙이 발생할 가능성이 높아질 우려가 있다.

유리 C 는 본질적으로 이상에서 설명한 성분으로 이루어지는데, 유리 C 의 효과를 저해하지 않는 범위에서 그 밖의 성분을 함유해도 된다. 그러한 성분을 함유하는 경우, 그들 성분의 함유량의 합계는 5 ％ 이하인 것이 바람직하고, 전형적으로는 3 ％ 이하이다. 이하, 상기 그 밖의 성분에 대해 예시적으로 설명한다.

ZnO 는 유리의 고온에서의 용융성을 향상시키기 위해 예를 들어 2 ％ 까지 함유해도 되는 경우가 있는데, 바람직하게는 1 ％ 이하이다. 플로트법으로 제조하는 경우 등에는 0.5 ％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 0.5 ％ 초과에서는 플로트 성형시에 환원되어 제품 결점이 될 우려가 있다. 전형적으로는 ZnO 는 함유하지 않는다.

B₂O₃ 은 고온에서의 용융성 또는 유리 강도의 향상을 위해서 예를 들어 1 ％ 미만의 범위에서 함유해도 되는 경우가 있다. 1 ％ 이상에서는 균질의 유리를 얻기 어려워져, 유리의 성형이 곤란해질 우려가 있거나, 또는 치핑내성이 저하될 우려가 있다. 전형적으로는 B₂O₃ 은 함유하지 않는다.

TiO₂ 는 유리 중에 존재하는 Fe 이온과 공존함으로써, 가시광 투과율을 저하시키고, 유리를 갈색으로 착색시킬 우려가 있으므로, 함유한다고 해도 1 ％ 이하인 것이 바람직하고, 전형적으로는 함유하지 않는다.

Li₂O 는 변형점을 낮게 하여 응력 완화를 일어나기 쉽게 하고, 그 결과 안정적인 압축 응력층을 얻어지지 않게 하는 성분이므로 함유하지 않는 것이 바람직하고, 함유하는 경우에도 그 함유량은 1 ％ 미만인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.05 ％ 이하, 특히 바람직하게는 0.01 ％ 미만이다.

또, Li₂O 는 화학 강화 처리시에 KNO₃ 등의 용융염 중에 용출되는 경우가 있는데, Li 를 함유하는 용융염을 사용하여 화학 강화 처리를 실시하면 표면 압축 응력이 현저하게 저하된다. 즉, 본 발명자는 Li 를 함유하지 않는 KNO₃, Li 를 0.005 질량％, 0.01 질량％, 0.04 질량％ 함유하는 KNO₃ 을 사용하여 후에 게재하는 재료예 76 의 유리를 450 ℃ 6 시간의 조건으로 화학 강화 처리를 실시한 결과, 용융염이 Li 를 0.005 질량％ 함유하고 있는 것만으로 표면 압축 응력이 현저하게 저하되는 것을 알아내었다. 따라서, Li₂O 는 이 관점에서는 함유하지 않는 것이 바람직하다.

CaO 는 고온에서의 용융성을 향상시키거나, 또는 실투를 일어나기 어렵게 하기 위해서 1 ％ 미만의 범위에서 함유해도 된다. 1 ％ 이상에서는 이온 교환 속도 또는 크랙 발생에 대한 내성이 저하된다. 전형적으로는 CaO 는 함유하지 않는다.

SrO 는 필요에 따라 함유해도 되는데, MgO, CaO 에 비해 이온 교환 속도를 저하시키는 효과가 크기 때문에 함유하는 경우에도 그 함유량은 1 ％ 미만인 것이 바람직하다. 전형적으로는 SrO 는 함유하지 않는다.

BaO 는 알칼리 토금속 산화물 중에서 이온 교환 속도를 저하시키는 효과가 가장 크기 때문에, BaO 는 함유하지 않는 것으로 하거나, 함유하는 경우에도 그 함유량은 1 ％ 미만으로 하는 것이 바람직하다.

SrO 또는 BaO 를 함유하는 경우 그들의 함유량의 합계는 1 ％ 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.3 ％ 미만이다.

CaO, SrO, BaO 및 ZrO₂ 의 어느 1 이상을 함유하는 경우 그들 4 성분의 함유량의 합계는 1.5 ％ 미만인 것이 바람직하다. 1.5 ％ 이상에서는 이온 교환 속도가 저하될 우려가 있다. 전형적으로는 1 ％ 이하이다.

유리 용융시의 청징제로서, SO₃, 염화물, 불화물 등을 적절히 함유해도 된다. 단, 화질 향상을 위해, 가시역에 흡수를 갖는 Fe₂O₃, NiO, Cr₂O₃ 등 원료 중의 불순물로서 혼입하는 성분은 가능한 한 줄이는 것이 바람직하고, 각각 질량 백분율 표시로 0.15 ％ 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.05 ％ 이하이다.

(유리 D)

유리 D 는, 산화물 기준의 몰 백분율 표시로, SiO₂ 를 61 ∼ 66 ％, Al₂O₃ 을 6 ∼ 12 ％, MgO 를 7 ∼ 13 ％, Na₂O 를 9 ∼ 17 ％, K₂O 를 0 ∼ 7 ％ 함유하고, ZrO₂ 를 함유하는 경우 그 함유량이 0.8 ％ 이하이다.

다음으로, 유리 D 의 조성에 대해, 특별히 언급하지 않는 한 몰 백분율 표시 함유량을 사용하여 설명한다.

SiO₂ 는 유리의 골격을 구성하는 성분으로 필수이다. 61 ％ 미만에서는, 압흔이 생겼을 때 강도의 저하가 일어나기 쉬워지거나, 유리 표면에 흠집이 생겼을 때 크랙이 발생하기 쉬워지거나, 내후성이 저하되거나, 비중이 커지거나, 또는 액상 온도가 상승하여 유리가 불안정해진다. 바람직하게는 61.5 ％ 이상, 보다 바람직하게는 62 ％ 이상, 특히 바람직하게는 63 ％ 이상이다. SiO₂ 가 66 ％ 초과에서는 T₂ 또는 T₄ 가 상승하여 유리의 용해 또는 성형이 곤란해진다. 바람직하게는 65.5 ％ 이하이다. 유리 표면에 압흔이 생겼을 때의 강도 저하를 보다 억제하고 싶은 경우의 SiO₂ 는 전형적으로는 63 ∼ 65 ％ 이다. 또한, SiO₂ 의 질량 백분율 표시 함유량은 전형적으로는 64 ％ 미만이다.

Al₂O₃ 은 이온 교환 성능 및 내후성을 향상시키는 성분으로 필수이다. 6 ％ 미만에서는 압흔이 생겼을 때 강도의 저하가 일어나기 쉬워지거나, 또는 이온 교환에 의해 원하는 표면 압축 응력 (S), 응력층 두께 (t) 가 얻어지지 않게 된다. 바람직하게는 6.5 ％ 이상, 보다 바람직하게는 7 ％ 이상, 특히 바람직하게는 7.5 ％ 이상이다. 12 ％ 초과에서는 T₂ 혹은 T₄ 가 상승하여 유리의 용해 혹은 성형이 곤란해지거나, 또는 액상 온도가 높아져 실투되기 쉬워진다. 바람직하게는 11.5 ％ 이하이다.

SiO₂ 및 Al₂O₃ 의 함유량의 합계는, 바람직하게는 71 ％ 이상이다. 71 ％ 미만에서는 압흔이 생겼을 때 강도의 저하가 일어나기 쉬워질 우려가 있다. 전형적으로는 72 ％ 초과이다.

MgO 는 이온 교환 속도를 저하시킬 가능성이 있는 성분이지만, 크랙의 발생을 억제하거나, 또는 용융성을 향상시키는 성분으로, 필수이다. 7 ％ 미만에서는 T₂ 또는 T₄ 가 상승하여 유리의 용해 또는 성형이 곤란해진다. 바람직하게는 7.5 ％ 이상, 보다 바람직하게는 8 ％ 이상이다. 13 ％ 초과에서는 액상 온도가 상승하여 실투되기 쉬워진다. 바람직하게는 12.5 ％ 이하, 보다 바람직하게는 12 ％ 이하이다. 유리 표면에 압흔이 생겼을 때의 강도 저하를 보다 억제하고 싶은 경우의 MgO 는 전형적으로는 8 ∼ 11 ％ 이다.

Na₂O 는 이온 교환에 의해 표면 압축 응력층을 형성시키거나, 또는 유리의 용융성을 향상시키는 성분으로, 필수이다. 9 ％ 미만에서는 이온 교환에 의해 원하는 표면 압축 응력층을 형성하는 것이 곤란해진다. 바람직하게는 9.5 ％ 이상, 보다 바람직하게는 10 ％ 이상, 특히 바람직하게는 10.5 ％ 이상이다. Na₂O 가 17 ％ 초과에서는 내후성이 저하되거나, 또는 압흔으로부터 크랙이 발생되기 쉬워진다. 바람직하게는 16 ％ 이하이다.

K₂O 는 필수는 아니지만 이온 교환 속도를 증대시키는 성분으로, 7 ％ 까지 함유해도 된다. 7 ％ 초과에서는 압흔으로부터 크랙이 발생되기 쉬워진다. 바람직하게는 6.5 ％ 이하, 보다 바람직하게는 6 ％ 이하이다. K₂O 를 함유하는 경우 그 함유량은 바람직하게는 0.5 ％ 이상이다.

K₂O 를 함유하는 경우, Na₂O 및 K₂O 의 함유량의 합계 R₂O 는 22 ％ 이하인 것이 바람직하다. 22 ％ 초과에서는 내후성이 저하되거나, 또는 압흔으로부터 크랙이 발생되기 쉬워진다. 바람직하게는 21 ％ 이하, 보다 바람직하게는 20 ％ 이하이다. 또, R₂O 는 바람직하게는 14 ％ 이상, 전형적으로는 15 ％ 이상이다.

유리 표면에 압흔이 생겼을 때의 강도 저하를 보다 억제하고 싶은 경우, 전형적으로는 Na₂O 는 11 ∼ 16 ％, K₂O 는 0 ∼ 5 ％, R₂O (Na₂O 및 K₂O 의 함유량) 는 15 ∼ 17 ％ 이고, K₂O 함유량이 3 ％ 미만인 경우에는 Na₂O 는 13.5 ∼ 16 ％ 가 전형적이다.

Tg 를 높게 하고 싶은 경우 등은 R₂O (Na₂O 및 K₂O 의 함유량) 로부터 Al₂O₃ 함유량을 뺀 차이 R₂O-Al₂O₃ 이 10 ％ 미만인 것이 바람직하다.

ZrO₂ 는 유리 표면에 압흔이 생겼을 때의 강도를 저하시킬 가능성이 있으므로 필수 성분은 아니지만, 고온에서의 점성을 저하시키거나, 또는 표면 압축 응력을 크게 하는 등을 위해, 0.8 ％ 까지의 범위이면 함유해도 된다. 0.8 ％ 초과에서는 압흔이 생겼을 때 강도 저하가 일어나기 쉬워지거나, 또는 치핑이 일어나기 쉬워진다. 바람직하게는 0.7 ％ 이하, 보다 바람직하게는 0.6 ％ 이하, 특히 바람직하게는 0.55 ％ 이하이다.

본 발명의 유리 D 는 본질적으로 이상에서 설명한 성분으로 이루어지는데, 본 발명의 목적을 저해하지 않는 범위에서 그 밖의 성분을 함유해도 된다. 그러한 성분을 함유하는 경우, 그것들 성분의 함유량의 합계는 5 ％ 이하인 것이 바람직하고, 전형적으로는 3 ％ 이하이다. SiO₂, Al₂O₃, MgO, Na₂O 및 K₂O 의 함유량의 합계가 98 ％ 이상인 것이 특히 바람직하다. 이하, 상기 그 밖의 성분에 대해 예시적으로 설명한다.

CaO, SrO 및 BaO 는 고온에서의 용융성을 향상시키거나, 또는 실투를 일어나기 어렵게 하기 위해서 함유해도 되는데, 이온 교환 속도 또는 크랙 발생에 대한 내성이 저하될 우려가 있다. CaO, SrO 및 BaO 의 어느 1 이상을 함유하는 경우 각 성분의 함유량은, 바람직하게는 1 ％ 이하, 보다 바람직하게는 0.5 ％ 이하이다. 또, 이 경우 이들 3 성분의 함유량의 합계는 1 ％ 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.5 ％ 이하이다.

ZnO 는 유리의 고온에서의 용융성을 향상시키기 위해 함유해도 되는 경우가 있는데, 그 경우에 있어서의 함유량은 바람직하게는 1 ％ 이하이다. 플로트법으로 제조하는 경우에는 0.5 ％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 0.5 ％ 초과에서는 플로트 성형시에 환원하여 제품 결점이 될 우려가 있다. 전형적으로는 ZnO 는 함유하지 않는다.

B₂O₃ 은 고온에서의 용융성 또는 유리 강도의 향상을 위해서, 예를 들어 1 ％ 미만의 범위에서 함유해도 되는 경우가 있다. 1 ％ 이상에서는 균질의 유리를 얻기 어려워져, 유리의 성형이 곤란해질 우려가 있거나, 또는 치핑내성이 저하될 우려가 있다. 전형적으로는 B₂O₃ 은 함유하지 않는다.

Li₂O 는 변형점을 낮게 하여 응력 완화를 일어나기 쉽게 하고, 그 결과 안정적인 표면 압축 응력층을 얻어지지 않게 하는 성분이므로 함유하지 않는 것이 바람직하고, 함유하는 경우에 있어서도 그 함유량은 1 ％ 미만인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.05 ％ 이하, 특히 바람직하게는 0.01 ％ 미만이다.

유리의 용융시의 청징제로서, SO₃, 염화물, 불화물 등을 적절히 함유해도 된다. 단, 터치 패널 등 디스플레이 장치의 시인성을 높이기 위해서는, 가시역에 흡수를 갖는 Fe₂O₃, NiO, Cr₂O₃ 등 원료 중의 불순물로서 혼입하는 성분은 가능한 한 줄이는 것이 바람직하고, 각각 질량 백분율 표시로 0.15 ％ 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.1 ％ 이하, 특히 바람직하게는 0.05 ％ 이하이다.

실시예

이하에, 실시예 등에 의해 본 발명을 구체적으로 설명하는데, 본 발명은 이들 예에 의해 한정되는 것은 아니다.

(커버 유리판의 재료)

(재료예 1 ∼ 57)

재료예 1 ∼ 37 의 유리는, 상기 유리 B 의 조성을 만족하는 것으로서, 재료예 38 ∼ 57 의 유리는, 상기 유리 B 의 비교예로서, 상기 유리 B 의 조성으로부터 벗어나는 것이다. 재료예 84 는 상기 유리 D 에 관한 것으로, 상기 유리 D 의 조성을 만족하는 것이다.

재료예 1 ∼ 17, 19 ∼ 35, 38 ∼ 47, 84 에 대해, 표 1 ∼ 5 및 표 19 의 SiO₂ 로부터 ZrO₂ (또는 Li₂O 혹은 TiO₂) 까지의 란에 몰 백분율 표시로 나타내는 조성이 되도록, 산화물, 수산화물, 탄산염, 질산염 등 일반적으로 사용되고 있는 유리 원료를 적절히 선택하여, 유리로서 400 g 이 되도록 칭량하고, 또 상기 조성에는 나타내지 않았지만, SO₃ 환산으로 0.4 질량％ 에 상당하는 황산나트륨을 첨가한 것에 대해 혼합하였다. 이어서, 백금제 도가니에 넣고, 1600 ℃ 의 저항 가열식 전기로에 투입하여, 3 시간 용융하고, 탈포, 균질화한 후, 형재에 흘려 넣어, 소정의 온도에서 서랭시켜, 유리 블록을 얻었다. 이 유리 블록으로부터 사이즈가 40 ㎜×40 ㎜, 두께가 0.8 ㎜ 가 되도록 절단, 연삭하고, 마지막에 양면을 경면으로 가공하여, 판상의 유리를 얻었다.

또한, 표 중의 「R₂O-Al」는 상기 R₂O (Na₂O 및 K₂O 의 함유량) 로부터 Al₂O₃ 함유량을 뺀 것, 「Na＋1.7 K」은 Na₂O 함유량과 K₂O 함유량을 1.7 배 한 것과의 합이고, 또, 표 1 ∼ 5 및 표 19 의 몰 백분율 표시 조성에 대응하는 질량 백분율 표시 조성을 표 7 ∼ 11 및 표 20 에 나타낸다.

또한, 재료예 18, 36, 37, 48 ∼ 57 은 이와 같은 용융을 실시하지 않았던 것으로, 재료예 47 은 따로 준비한 소다라임 실리카 유리의 예이다.

이들 유리에 대해 다음과 같은 화학 강화 처리를 실시하였다. 즉, 이들 유리를 450 ℃ 의 KNO₃ 용융염에 각각 6 시간 침지하고, 화학 강화 처리를 실시하였다. 각 유리에 대해, 오리하라 제작소사 제조 표면 응력계 FSM-6000 으로 표면 압축 응력 (S) (단위 : ㎫) 및 압축 응력층의 두께 (t) (단위 : ㎛) 를 측정하였다. 결과를 표 1 ∼ 6 의 해당란에 나타낸다. 표로부터 명백한 바와 같이 유리 B 를 사용한 것의 S 는 300 ㎫ 이상 1024 ㎫ 이하이고, 또한 t 는 45 ㎛ 이상이며, 원하는 압축 응력층이 발생되어 있는 것을 알 수 있다.

또한, 재료예 18, 36, 37, 48 ∼ 57, 84 의 S, t 는 조성으로부터 계산에 의해 구하였다.

또, 재료예 5, 40, 47, 84 에 대해서는 유리 전이점 Tg (단위 : ℃), 점도가 10² dPa·s 가 되는 온도 T₂ (단위 : ℃), 점도가 10⁴ dPa·s 가 되는 온도 T₄ (단위 : ℃), 비중 (ρ), 평균 열팽창 계수 (α) (단위 : 10^-7/℃) 를 측정하였다. 또, 재료예 19, 20 에 대해서는 Tg, T₂, T₄,α 를, 재료예 24 ∼ 26 에 대해서는 Tg,α 를 측정하였다. 결과를 표의 해당란에 나타낸다. 또한, 그 밖의 재료예에 대해서는, 조성으로부터 계산에 의해 이들의 값을 구하였다. 결과를 표에 나타낸다.

또, 재료예 1, 4 ∼ 10, 15 ∼ 17, 19 ∼ 35, 40, 43 ∼ 47, 84 에 대해서는 다음과 같이 하여 실투에 관한 시험을 실시하였다. 즉, 온도 T₄ 에 유리를 15 시간 유지했을 때 유리에 실투가 발생하는지의 시험을 실시하였다. 표 중의 「D」의 란의 ○ 는 상기 시험에서 실투가 발생하지 않은 것을, × 는 실투가 발생한 것을 각각 나타낸다. 또, 온도 T₄ 에서 실투가 발생하는 것이어도 (T₄＋40 ℃) 에서 실투가 발생하지 않은 것은 △ 로 나타낸다.

재료예 19 ∼ 35 에 대해서는 다음과 같이 하여 황산염 분해에 관한 시험을 실시하였다. 즉, 유리 중에 잔존하고 있는 SO₃ 양을 1350 ℃ 및 1500 ℃ 에서 측정하고, 그 차이 Δ 를 산출하였다 (단위 : 질량％). 유리 중의 기포를 줄이기 위해서는 Δ 는 0.08 질량％ 이상인 것이 바람직하다. 재료예 36, 48 ∼ 57에 대해서는 조성으로부터의 Δ 추정값을 나타낸다. 여기서 Δ 추정값이 0.4 ∼ 0.9 질량％ 인 것은 표에는 「0.08」이라고 기재한다.

(재료예 58 ∼ 83)

재료예 58 ∼ 75 및 83 의 유리는, 상기 유리 C 의 조성을 만족하는 것으로, 재료예 76 ∼ 82 의 유리는, 상기 유리 C 의 비교예로서, 상기 유리 C 의 조성으로부터 벗어나는 것이다.

재료예 58 ∼ 73, 76 ∼ 79, 81, 82, 83 에 대해, 표 13 ∼ 표 15 및 표 19 의 SiO₂ 로부터 K₂O 까지의 란에 몰 백분율 표시로 나타내는 조성이 되도록, 산화물, 수산화물, 탄산염 또는 질산염 등 일반적으로 사용되고 있는 유리 원료를 적절히 선택하고, 유리로서 400 g 이 되도록 칭량하였다. 이 칭량한 것에 그 질량의 0.2 ％ 에 상당하는 질량의 황산나트륨을 첨가한 것에 대해 혼합하였다. 이어서, 백금제 도가니에 혼합한 원료를 넣고 1650 ℃ 의 저항 가열식 전기로에 투입하여, 5 시간 용융하고, 탈포, 균질화하였다. 얻어진 용융 유리를 형재에 흘려 넣고, Tg＋50 ℃ 의 온도에서 1 시간 유지한 후, 0.5 ℃／분의 속도로 실온까지 냉각시켜, 유리 블록을 얻었다. 이 유리 블록을 절단, 연삭하고, 마지막에 양면을 경면으로 가공하여, 사이즈가 30 ㎜×30 ㎜, 두께가 1.0 ㎜ 인 판상 유리를 얻었다.

또, 표 15 의 재료예 80 은 따로 준비한 소다라임 유리이고, 표 14 의 재료예 74, 75 에 대해서는 위에서 서술한 바와 같은 유리의 용융 등을 실시하지 않았다.

참고를 위해, 재료예 58 ∼ 83 의 유리의 질량 백분율 표시 조성을 표 16 ∼ 표 18 및 표 20 에 나타낸다.

이들 유리의 유리 전이점 Tg (단위 : ℃), 점도가 10² dPa·s 가 되는 온도 T₂ (단위 : ℃), 점도가 10⁴ dPa·s 가 되는 온도 T₄ (단위 : ℃), 비중 (ρ), 50 ∼ 350 ℃ 에 있어서의 평균 열팽창 계수 (α) (단위 : ×10^-7/℃), 영률 (E) (단위 : ㎬), 푸아송비 (σ), 미강화시의 크랙 발생률 (P₀) (단위 : ％) 를 표에 나타낸다. 또한, 표 중에 「*」를 붙여 나타내는 데이터는 조성으로부터 계산 또는 추정하여 구한 것이다.

P₀ 는 비커스 경도계를 사용하여 500 gf (4.9N) 의 하중을 가했을 때의 크랙 발생률로, 다음과 같이 하여 측정하였다.

판상 유리를 ＃1000 (1000 grit) 의 지석을 사용하여, 두께 300 ∼ 1000 ㎛연삭하고, 그 후, 산화세륨을 사용하여 연마하고 그 표면을 경면으로 하였다. 다음으로, 이 경면 가공한 표면의 가공 변형을 제거하기 위해, 저항 가열형 전기로에서 대기압하 Tg＋50 ℃ 의 온도까지 승온시키고, 그 온도로 1 시간 유지한 후 실온까지 0.5 ℃／분의 속도로 강온시켰다. 또한, 승온은 Tg 로의 도달 시간이 1 시간이 되는 승온 속도로 실시하였다.

이상의 처리를 실시한 샘플을 사용하여 크랙 발생률을 측정하였다. 즉, 대기 분위기하, 온도 20 ∼ 28 ℃, 노점 -30 ℃ 의 조건으로, 비커스 경도계의 하중을 500 gf (4.9 N) 로 하여 10 점 비커스 압자를 박아, 압흔의 네 모서리에 발생하는 크랙의 갯수를 측정하였다. 이 발생한 크랙 갯수를 크랙 발생 가능 갯수 40 으로 나누어 백분율 표시로 한 것을 크랙 발생률 (P₀) (단위 : ％) 로 하였다.

미강화시의 유리의 크랙 발생률 (P₀) 은 낮은 것이 바람직하다. 재료예 58 ∼ 75 및 83 의 유리는 P₀ 가 50 ％ 를 초과하는 것이 없고, 미강화 상태에서도 크랙이 발생하기 어려운 것을 알 수 있다.

다음으로, 재료예 58 ∼ 73, 76 ∼ 82, 83 의 판상 유리에 대해 다음과 같은 화학 강화 처리를 실시하였다. 즉, 이들 유리를 400 ℃ 의 KNO₃ 용융염에 각각 8 시간 침지하고, 화학 강화 처리를 실시하였다. 또한, KNO₃ 용융염의 KNO₃ 함유 비율은 99.7 ∼ 100 ％, NaNO₃ 함유 비율은 0 ∼ 0.3 ％ 이다.

화학 강화 처리 후의 각 유리에 대해, 오리하라 제작소사 제조 표면 응력계 FSM-6000 으로 표면 압축 응력 (S) (단위 : ㎫) 및 압축 응력층 깊이 (t) (단위 : ㎛) 를 측정하였다. 결과를 표의 해당란에 나타낸다.

또, 재료예 58, 65, 80 ∼ 83 의 상기 화학 강화 처리 후의 판상 유리 각 20장에 관해서, 대기압하, 온도 20 ∼ 28 ℃, 습도 40 ∼ 60 ％ 의 조건으로, 비커스 경도계의 비커스 압자를 5 kgf (49N) 로 박아, 그것을 기점으로 파괴된 수를 측정 장수의 20 으로 나누어 백분율 표시로 한 것을 파괴율 (P₁) (단위 : ％) 로 하였다.

재료예 58, 65, 83 에서는 유리는 전혀 파괴되지 않고 P₁ 이 0 ％ 인데 대해, 재료예 80 ∼ 82 의 유리에서는 P₁ 이 100 ％ 로, 모두 파괴되었다. 즉, 유리 C 는 압흔이 생겨도 파괴되는 리스크가 낮은 것을 알 수 있다.

또, 재료예 58, 65, 80 ∼ 82 의 유리에 관해서는 따로 4 ㎜×10 ㎜×두께 1 ㎜ 의 형상으로 4 ㎜×10 ㎜ 의 면을 경면 마무리하고, 그 밖의 면을 ＃1000 마무리로 가공한 유리를 준비하였다. 이들 유리를 질산칼륨 용융염 (KNO₃ : 98 ∼ 99.8 ％, NaNO₃ : 0.2 ∼ 2 ％) 을 사용하여 425 ∼ 450 ℃ 에서 화학 강화 처리를 실시하였다. 표면 압축 응력 (S) 및 압축 응력층 깊이 (t) 는 각각, 재료예 58은 757 ㎫, 55 ㎛, 재료예 65 는 878 ㎫, 52 ㎛, 재료예 80 은 607 ㎫, 15 ㎛, 재료예 81 은 790 ㎫, 49 ㎛, 재료예 82 는 830 ㎫, 59 ㎛ 였다.

이들 화학 강화 처리 후의 유리의 4 ㎜×10 ㎜ 의 면의 중심에 비커스 경도계를 사용하여 10 kgf (98N) 의 하중으로 비커스 압자를 박아, 압흔을 형성하였다. 재료예 80 ∼ 82 의 유리는 압흔 형성시에 파괴되었지만, 재료예 58, 65, 83 은 파괴되지 않았다.

이 10 kgf (98N) 의 압흔이 생긴 재료예 58, 65, 83 의 샘플을 사용하여, 스팬 30 ㎜ 에서 3 점 굽힘 시험을 실시하였다. n=20 에서의 굽힘 강도 평균값 (단위 : ㎫) 을 표 13 및 표 19 의 F 의 란에 나타내는데, 압흔이 생긴 상태에서도 재료예 58, 65, 83 의 유리를 화학 강화한 것은 400 ㎫ 이상이라는 매우 높은 파괴 응력을 나타냈다.

(실시예 1)

실시예 1 에서는, 도 1 에 나타내는 플라즈마 디스플레이 장치 (10) 를 제조한다. 또한, 실시예 1 에서는, 커버 유리판 (30) 상에 기능막 (40) 을 형성하지 않았다.

(플라즈마 디스플레이 패널)

플라즈마 디스플레이 패널용 유리 기판으로서, 2 장의 알루미노실리케이트 유리 기판을 준비한다. 이들 유리 기판은, 산화물 기준의 몰 백분율 표시로, SiO₂ 를 67 ％, Al₂O₃ 을 5 ％, Na₂O 를 4.5 ％, K₂O 를 4.5 ％, MgO 를 3.5 ％, CaO 를 6.0 ％, SrO 를 4.5 ％, BaO 를 3.5 ％, ZrO₂ 를 1.5 ％ 함유하는 것이다. 이들 유리 기판의 50 ∼ 350 ℃ 의 범위에 있어서의 평균 열팽창 계수는, 83×10^-7/℃ 이다.

일방의 알루미노실리케이트 유리 기판 상에, 투명 전극을 소정 패턴으로 형성하여, 프론트 기판을 제작한다. 또, 타방의 알루미노실리케이트 유리 기판 상에, 투명 전극, 격벽, 형광체층을 소정의 순서로 형성하여, 리어 기판을 제작한다. 그 후, 프론트 기판과 리어 기판을 첩합 (貼合) 하고, 그 사이에 희가스를 봉입하여, 플라즈마 디스플레이 패널을 제작한다. 플라즈마 디스플레이 패널의 표시측의 대각선 길이는, 37 인치 (약 94 ㎝) 로 한다.

(커버 유리판)

커버 유리판으로서, 플라즈마 디스플레이 패널용 유리 기판과 동일 조성의 알루미노실리케이트 유리판 (두께 1.5 ㎜, 대각선 길이 40 인치 (102 ㎝)) 을 준비한다. 이 커버 유리판의 평균 열팽창 계수는, 플라즈마 디스플레이 패널용 유리 기판의 평균 열팽창 계수와 대략 동일하다.

(플라즈마 디스플레이 장치)

접착제를 사용하여, 상기 플라즈마 디스플레이 패널의 표시면측에 상기 커버 유리판을 첩부한다. 접착제로는, 열경화형 접착제를 사용한다. 이와 같이 하여, 플라즈마 디스플레이 장치를 제작한다.

이 플라즈마 디스플레이 장치의 표시 동작시에, 커버 유리판의 평면도를 측정한다. 측정 결과, 커버 유리판은, 플라즈마 디스플레이 패널용 유리 기판과의 열팽창 차이가 충분히 작아, 양호한 평면도 (1.0 ㎜ 이하) (JIS B0021) 를 갖는다.

(실시예 2)

실시예 2 에서는, 커버 유리판으로서, 하기 화학 강화 유리판을 사용하는 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여, 플라즈마 디스플레이 장치를 제조한다.

실시예 2 의 화학 강화 유리판은, 표 2 에 나타내는 재료예 19 와 동일 조성을 갖는 유리판을, 450 ℃ 로 유지한 100 질량％ 의 질산칼륨 융액 중에서 6 시간 화학 강화한 것이다. 이 화학 강화 유리판의 50 ∼ 350 ℃ 의 범위에 있어서의 평균 열팽창 계수는, 91×10^-7/℃ 로서, 플라즈마 디스플레이 패널용 유리 기판의 평균 열팽창 계수의 110 ％ 이다.

이 플라즈마 디스플레이 장치의 표시 동작시에, 커버 유리판의 평면도를 측정한다. 측정 결과, 커버 유리판은, 플라즈마 디스플레이 패널용 유리 기판과의 열팽창 차이가 충분히 작아, 양호한 평면도 (1.0 ㎜ 이하) 를 갖는다.

(실시예 3)

실시예 3 에서는, 커버 유리판으로서, 하기 화학 강화 유리판을 사용하는 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여, 플라즈마 디스플레이 장치를 제조한다.

실시예 3 의 화학 강화 유리판은, 표 13 에 나타내는 재료예 65 와 동일 조성을 갖는 유리판을, 450 ℃ 로 유지한 100 질량％ 의 질산칼륨 융액 중에서 10 시간 화학 강화한 것이다. 이 화학 강화 유리판의 50 ∼ 350 ℃ 의 범위에 있어서의 평균 열팽창 계수는, 72×10^-7/℃ 로서, 플라즈마 디스플레이 패널용 유리 기판의 평균 열팽창 계수의 87 ％ 이다.

이 플라즈마 디스플레이 장치의 표시 동작시에, 커버 유리판의 평면도를 측정한다. 측정 결과, 커버 유리판은, 플라즈마 디스플레이 패널용 유리 기판과의 열팽창 차이가 충분히 작아, 양호한 평면도 (1.0 ㎜ 이하) 를 갖는 것을 알 수 있다.

(비교예 1)

비교예 1 에서는, 커버 유리판으로서, 무알칼리 유리판을 사용하는 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여, 플라즈마 디스플레이 장치를 제조하였다.

비교예 1 의 화학 강화 유리의 50 ∼ 350 ℃ 의 범위에 있어서의 평균 열팽창 계수는, 38×10^-7/℃ 로서, 플라즈마 디스플레이 패널을 구성하는 유리 기판의 평균 열팽창 계수의 46 ％ 이다.

이 플라즈마 디스플레이 장치의 표시 동작시에, 커버 유리판의 평면도를 측정한다. 측정 결과, 커버 유리판과 플라즈마 디스플레이 패널용 유리 기판과의 열팽창 차이가 커, 양호한 평면도가 얻어지지 않는다.

본 실시예 및 비교예의 결과로부터, 표 1 ∼ 표 20 에 기재되어 있는 유리 중, 평균 열팽창 계수가 플라즈마 디스플레이 패널용 유리 기판의 평균 열팽창 계수의 80 ∼ 120 ％ 인 것은 양호한 평탄도가 얻어지는 것이 추측된다.

산업상 이용가능성

본 발명에 의하면, 플라즈마 디스플레이 패널의 표시면측의 유리 기판과 당해 플라즈마 디스플레이 패널의 표시면측에 첩부되는 커버 유리판의 평균 열팽창 계수의 차이가 소정 범위로 억제되고 있으므로, 커버 유리판이 휘는 것을 방지할 수 있고, 플라즈마 디스플레이 장치의 표시를 저해하지 않고, 커버 유리판측의 양호한 평면도를 얻을 수 있다. 특히 대면적이며 얇은 커버 유리판을 사용한 대화면의 플라즈마 디스플레이 장치로서 유용하다.

또한, 2010년 7월 15일에 출원된 일본 특허 출원 2010-160957호의 명세서, 특허 청구의 범위, 도면 및 요약서의 전체 내용을 여기에 인용하고, 본 발명의 개시로서 받아들이는 것이다.

10 : 플라즈마 디스플레이 장치
20 : 플라즈마 디스플레이 패널
21 : 유리 기판
22 : 유리 기판
23 : 형광체층
30 : 커버 유리판
40 : 기능막
50 : 가식층

Claims

유리 기판을 구비하는 플라즈마 디스플레이 패널과, 그 플라즈마 디스플레이 패널의 표시측에 첩부되는 커버 유리판을 구비하는 플라즈마 디스플레이 장치로서,
상기 커버 유리판은, 81 ㎝ 이상의 대각선 길이, 1.5 ㎜ 이하의 두께를 갖고,
상기 커버 유리판의 평균 열팽창 계수가 50 ∼ 350 ℃ 의 범위에 있어서, 상기 유리 기판의 평균 열팽창 계수의 80 ∼ 120 ％ 인 것을 특징으로 하는, 플라즈마 디스플레이 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 커버 유리판은, 화학 강화 처리에 의해 표층의 적어도 일부에 압축 응력층을 형성한 화학 강화 유리판인, 플라즈마 디스플레이 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 화학 강화 처리 전의 커버 유리판은, 산화물 기준의 몰 백분율 표시로, SiO₂ 를 55 ∼ 70 ％, Al₂O₃ 을 5 ∼ 15 ％, Na₂O 를 4 ∼ 20 ％, MgO 를 1 ∼ 15 ％ 함유하고, 이들 성분의 합계량이 85 ％ 이상인, 플라즈마 디스플레이 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 화학 강화 처리 전의 커버 유리판은, 산화물 기준의 몰 백분율 표시로, SiO₂ 를 50 ∼ 74 ％, Al₂O₃ 을 1 ∼ 10 ％, Na₂O 를 6 ∼ 14 ％, K₂O 를 3 ∼ 15 ％, MgO 를 2 ∼ 15 ％, CaO 를 0 ∼ 10 ％, ZrO₂ 를 0 ∼ 5 ％ 함유하고, SiO₂ 및 Al₂O₃ 의 함유량의 합계가 75 ％ 이하, Na₂O 및 K₂O 의 함유량의 합계 Na₂O＋K₂O 가 12 ∼ 25 ％, MgO 및 CaO 의 함유량의 합계 MgO＋CaO 가 7 ∼ 15 ％ 인, 플라즈마 디스플레이 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 화학 강화 처리 전의 커버 유리판은, 산화물 기준의 몰 백분율 표시로, SiO₂ 를 68 ∼ 80 ％, Al₂O₃ 을 4 ∼ 10 ％, Na₂O 를 5 ∼ 15 ％, K₂O 를 0 ∼ 1 ％, MgO 를 4 ∼ 15 ％, ZrO₂ 를 0 ∼ 1 ％ 함유하고, SiO₂ 및 Al₂O₃ 의 함유량의 합계 SiO₂＋Al₂O₃ 이 85 ％ 이하인, 플라즈마 디스플레이 장치.