WO2006080292A1 - ディスプレイ装置用基板ガラス - Google Patents

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WO2006080292A1
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Inventor
Tatsuya Tsuzuki
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Central Glass Company, Limited
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    • H01J2329/8605—Front or back plates
    • H01J2329/8615—Front or back plates characterised by the material

Definitions

  • the present invention is a glass substrate that requires a thermal expansion coefficient and high heat resistance comparable to those of ordinary soda lime silica glass, such as PDP (plasma display panel), EL (electric aperture luminescence), FED (field).
  • PDP plasma display panel
  • EL electric aperture luminescence
  • FED field
  • the present invention relates to a glass composition suitable for an electronic display substrate such as an emission display.
  • strain point have used soda lime silica glass of about 510 to 520 ° C. Soda lime silica glass is used in many fields and is advantageous in that it can be easily procured at a low price.
  • the substrate glass is warped and contracted when various heat treatments are applied to the panel production, such as arranging an electrode wire pattern on the glass substrate and forming an insulating coating with low-melting glass. This causes a problem that it is likely to be deformed.
  • Glass with high toughness is considered desirable. Furthermore, the strength of high-strain-point glass, for which a lower density glass is desired due to the problem of weight reduction, has a specific gravity exceeding 2.6. On the other hand, glass with higher heat resistance is desired as a heat treatment measure at high temperatures. As described above, the mechanical strength is lower than that of soda lime silica glass, and it cannot be said that a high strain point glass having sufficient heat resistance has been developed.
  • Patent Document 1 Japanese Patent No. 2738036
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 9-202641
  • Patent Document 3 Japanese Patent Laid-Open No. 9-255354
  • Patent Document 4 Japanese Patent Laid-Open No. 11-314933
  • Patent Document 5 Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2002-193635
  • Patent Document 6 JP 2001-226138 A
  • the density of conventional high strain point glass often exceeds 2.6.
  • the above-mentioned JP-A-9-255354 includes a large amount of SrO and BaO, so the density exceeds 2.8, and the density becomes 3 or more in the wide range. This has the problem that it is difficult to reduce the weight of the display device, and also causes the problem of deflection due to the weight of the glass substrate.
  • the present invention is a glass having a thermal expansion coefficient comparable to that of ordinary soda lime silica glass, excellent heat resistance, and extremely light weight and high strength. Nevertheless, the present invention provides a substrate glass for flat panel display devices suitable for melting and direct float production including direct current melting.
  • SiO is 64% or more and 69% or less
  • AlO is 0.5% or less.
  • AI O + ZrO is 68% or more and 75% or less, (CaO + MgO + BaO + SrO) is 10% or more 1
  • the average linear expansion coefficient of 76 X 10- 7 Z ° C or higher 88 X 10- 7 Z ° C or less and 10 2 dPa temperature from 30 ° C to 300 ° C is below 1580 ° C
  • a substrate glass for a flat panel display device is provided.
  • the glass has a high strain point suitable for a substrate glass of a flat panel display device, has an appropriate density and thermal expansion coefficient, and has high fracture toughness, so that the glass is damaged by thermal stress and deflection.
  • SiO is the main component of glass, and if it is less than 64% by weight,
  • Al 2 O is a component that lowers density and increases fracture toughness while increasing high-temperature viscosity.
  • 0.5 to 5% is preferable. More preferably, it is in the range of 0.5 to 3%, and more preferably The range is preferably 0.7-2%.
  • Na O acts as a fluxing agent during glass melting, and the linear expansion coefficient of glass
  • K 2 O exhibits the same effect as Na 2 O, and also has a mixed alkali effect with Na 2 O.
  • the content is preferably 6% or more and 14% or less. More preferably, it is in the range of 7 to 13%, and further preferably in the range of 8 to 12%.
  • MgO can increase the fracture toughness K of the glass and increase the strain point.
  • 6% to 12% is preferable. More preferably, it is in the range of 6 to 10%, and further preferably in the range of 8 to 10%.
  • CaO has an effect of lowering the viscosity of the molten glass when the glass is melted, and an effect of raising the strain point of the glass. If the weight percentage is less than 0.5%, the effect cannot be obtained. On the other hand, if it exceeds 8%, the fracture toughness K decreases and the tendency to devitrification also increases.
  • 0.5 to 8% is preferable. More preferably, it is in the range of 1 to 7%, still more preferably in the range of 2 to 6%.
  • SrO is not an essential component, it has the effect of suppressing the occurrence of devitrification by lowering the high-temperature viscosity of the glass melt in the presence of MgO or CaO. If the content exceeds 2% by weight, the density increases and the desired value cannot be maintained, so a range of 2% or less is desirable.
  • ZrO increases the strain point of glass and improves the chemical durability of glass.
  • SiO + A1 O + ZrO is preferably 68% or more and 75% or less. SiO + A1 O + ZrO is 6
  • (CaO + MgO + BaO + SrO) is preferably 10% or more and less than 16%. If (CaO + MgO + BaO + SrO) is less than 10%, the strain point of the glass will be low, and if it is 16% or more, there will often be problems with meltability. More preferably, it is 10% or more and 14% or less, and further preferably 10.5% or more and less than 14%.
  • BaO is not an essential component, but, like SrO, has the effect of suppressing the occurrence of devitrification by lowering the high-temperature viscosity of the glass melt in the presence of MgO or CaO.
  • the BaO content is preferably 5% or less in terms of% by weight. More preferably, it is in the range of 0.5 to 3.5%, more preferably 0.5 to 2%.
  • the glass of a preferred embodiment of the present invention may contain other components (additives) up to 3% in a total amount within a range that does not substantially impair the object of the present invention.
  • additives for example, SO, Cl, F, As O, etc. are included up to 1% in total to improve glass dissolution, clarification, and moldability.
  • CeO may be added up to 1% each and up to 1% in total.
  • B O can also be used.
  • the average linear expansion coefficient from 30 ° C to 300 ° C is less than 76 X 10- 7 Z ° C or higher 88 X 10- 7 Z ° C. Outside of this range, compatibility with other materials used in PDPs deteriorates, and problems such as damage during production and generation of scratches tend to occur frequently.
  • the melt viscosity needs to be 10 2 dPa or less, and the 10 2 dPa temperature at this time is also referred to as the melting temperature.
  • the 10 2 dPa temperature is 1580 ° C or lower.
  • MgOZ (MgO + CaO) is preferably 0.45 or more and 0.95 or less. This ratio is important when producing high strain point glasses. MgOZ (MgO + CaO) is less than 0.45 As a result, fracture toughness decreases and the strain point changes greatly. On the other hand, if MgOZ (MgO + CaO) exceeds 0.95, the melting property of the glass is lowered, resulting in production problems.
  • K 0 / (Na 2 O + K 2 O) is preferably 0.5 or more and 0.9 or less. This ratio is high strain
  • the strain point when producing point glass is particularly important as a melting temperature regulator.
  • the melting temperature tends to be too high.
  • Al O ZZrO is preferably 0.1 or more and 2.5 or less. Al O / ZrO is mainly dissolved
  • the density is preferably less than 2.6 gZcm 3 . This is because if the density is 2.6 g'cm 3 or more, the display device cannot be made lightweight.
  • Fracture toughness K is preferably 0.7 MPa'm 1/2 or more. Fracture toughness K is 0.7MP
  • the glass has a 10 4 dPa temperature of 1200 ° C or lower, and further a temperature differential force between the 10 4 dPa temperature and the devitrification temperature of 0 ° C or higher!
  • the 10 4 dPa temperature means a temperature at which the viscosity of the glass is 10 4 dPa.
  • the melt viscosity during molding is about 10 4 dPa virtuous rare, glass temperature to be 10 4 dPa is often commonly referred to as forming temperature.
  • the glass melt is formed on a molten metal represented by tin called a float bath. Therefore, as the molding temperature increases, the bath temperature also needs to be increased, which causes an increase in defects and a decrease in yield. Therefore, it is desirable that the 10 4 dPa temperature is 1200 ° C or lower.
  • the devitrification temperature means an upper limit temperature at which crystal formation called devitrification occurs when the glass is maintained at a constant temperature for 2 hours.
  • the temperature range up to the devitrification temperature of the 10 4 dPa temperature force is said to be the working temperature range, and is a measure of the ease of molding. This temperature range is If it is narrow, the glass tends to be devitrified during the molding operation, making it difficult to mold the glass. For this reason, it is desirable that this temperature range is wide, ie the temperature difference between the 10 4 dPa temperature and the devitrification temperature is 0 ° C or more! /.
  • a platinum crucible is filled with a mixed raw material consisting of silica sand, aluminum oxide, sodium carbonate, sodium sulfate, carbonated calcium carbonate, magnesium oxide, calcium carbonate, strontium carbonate, barium carbonate and zirconium silicate, It was heated and melted in an electric furnace at 1450 to 1600 ° C. for about 6 hours. During the melting process, the glass melt was stirred with a platinum rod to homogenize the glass. Next, the molten glass was poured into a saddle shape to form a glass block, which was transferred to an electric furnace maintained at 600 to 700 ° C. and gradually cooled in the furnace. The obtained glass sample was homogeneous with no bubbles or striae.
  • Table 1 shows the glass composition (as oxide) based on the raw material formulation.
  • high temperature viscosity temperature corresponding to glass viscosity of 10 2 dPa and 10 4 dPa
  • devitrification temperature ° C
  • strain point ° C
  • density gZcm 3
  • fracture toughness K a MPa-m 1 2
  • the high temperature viscosity was measured by a platinum ball pulling method.
  • the temperature of 10 2 dPa is a standard temperature when melting glass
  • the temperature of 10 4 dPa is a standard temperature when forming glass into a plate shape. The better the moldability.
  • the devitrification temperature was measured by a rapid cooling method using a platinum holder and a temperature gradient furnace.
  • the strain point was measured by a beam bending method based on JIS R3103-2.
  • the density was measured by the Archimedes method using glass without bubbles (about 50 g).
  • the expansion coefficient was determined by measuring the average linear expansion coefficient at 30 to 300 ° C. using a thermomechanical analyzer TMA8310 (manufactured by Rigaku Corporation).
  • Fracture toughness was calculated by a fine ceramic fracture toughness test method (indentation press-in method) described in JIS R 1607 using a microhardness meter DMH-2 (manufactured by Matsuzawa Seiki Co., Ltd.).
  • the glasses of Examples 1 to 8 in Table 1 are glasses according to the present invention, and the glasses of Comparative Examples 1 to 5 are conventional glasses such as soda lime silica glass.
  • the glasses of Examples 1 to 8 have the linear expansion coefficient desired by the market, the strain point is sufficiently high as 570 ° C or higher, the density is less than 2.60, and the fracture toughness K is 0. ⁇ Over 7 MPa'm 1/2 or more, Is 10 2 dPa! /, Because the temperature difference between the 10 4 dPa temperature and the 10 4 dPa temperature minus the devitrification temperature is appropriate, melting and forming by the float method is easy.
  • the present invention has a linear expansion coefficient almost equal to that of soda lime silica glass desired by Kashiwa, has heat resistance equivalent to that of conventional high strain point glass, and has low density and breakage.
  • High toughness glass can be produced with high productivity, and glass can be easily manufactured by the float process.
  • Comparative Example 1 has a problem that the density with good formability is less than 2.60 and the fracture toughness K is 0.7 MPa'm 1/2 or more, but the strain point is low. Comparative Example 2
  • This glass has a strain point as high as 570 ° C or higher, but its density exceeds 2.6 and fracture toughness 1 ⁇ is less than 0.7 MPa'm 1/2 .
  • the strain point is a high density of 580 ° C or higher.
  • the degree of fracture is less than 2.60 and the fracture toughness K is 0.7 MPa'm 1/2 or more, but 10 2 dPa or 1

Abstract

　本発明は、重量％表示で、ＳｉＯ2を６４％以上６９％以下、Ａｌ2Ｏ3を０．５％以上５％以下、Ｎａ2Ｏを２％以上６％以下、Ｋ2Ｏを６％以上１４％以下、ＭｇＯを６％以上１２％以下、ＣａＯを０．５％以上８％以下、任意成分としてＳｒＯを０％以上２％以下、ＺｒＯ2を０．５％以上５％以下、任意成分としてＢａＯを０％以上５％以下含み、（ＳｉＯ2＋Ａｌ2Ｏ3＋ＺｒＯ2）が６８％以上７５％以下、（ＣａＯ＋ＭｇＯ＋ＢａＯ＋ＳｒＯ）が１０％以上１６％未満であって、３０°Cから３００°Cまでの平均線膨張係数が７６×１０-7／°C以上８８×１０-7／°C以下かつ１０2ｄＰａ温度が１５８０°C以下であるフラットパネルディスプレイ装置用基板ガラスに関する。

Description

明 細 書
ディスプレイ装置用基板ガラス
技術分野
[0001] 本発明は、通常のソーダライムシリカガラスと同程度の熱膨張係数と高い耐熱性が 要求されるガラス基板、例えば PDP (プラズマディスプレイパネル）や EL (エレクト口 ルミネセンス）、 FED (フィールドェミッションディスプレイ）等の電子ディスプレイ用基 板に好適なガラス組成物に関する。
発明の背景
[0002] 従来、 PDP製造分野にぉ 、ては、基板ガラスとして常温〜 300°Cの熱膨張係数が
(80〜90) X 10一7 Z°C程度、歪点が 510〜 520°C程度のソーダライムシリカガラ スを使用してきた。ソーダライムシリカガラスは多方面に利用され、低価格で容易に調 達できる点で有利とされている。しかし歪点が低いため、ガラス基板上に電極線パタ ーンを配し、更に低融点ガラスによる絶縁被覆を形成する等、パネル製作上各種熱 処理を施す際に、基板ガラスの反りや収縮などの変形を生じ易いという不具合が生じ る。
[0003] 上記不具合を解消する一環として、近年にお!ヽては、ソーダライムシリカガラスとほ ぼ同様の熱膨張係数を有し、歪点が 550°Cを越える、さらには 600°Cを超える高歪 点ガラスが開発されている（特許文献 1〜3参照)。これらのガラスを用いた基板は、 ディスプレイパネルの製造工程において、熱変形が少なぐまたパネルを構成する他 の部材との熱膨張の整合性も良 、ので、その使用は増加傾向にある。
[0004] しかし、従来の高歪点ガラスはソーダライムシリカガラスに比べて脆い傾向があり、 様々な処理を施す際に割れやすいという問題がある。一般的に、ガラスは脆性破壊 の代表的なものとされ、傷 (クラック)を起点として起こる。この破壊に対する抵抗性は 破壊靭性 (K )と呼ばれており、破壊時における割れの進展を抑えるためには破壊
IC
靭性が高いガラスが望ましいとされている。さらには、軽量化の問題からより低密度の ガラスが望まれている力 高歪点ガラスの場合、その比重は 2. 6を越えたものとなつ ている。一方、高温での熱処理対策としてより耐熱性の高いガラスが望まれているが 、前述したように機械的強度がソーダライムシリカガラスに比べて低いこともあり、十分 な耐熱性をもった高歪点ガラスが開発されて ヽるとは言えな 、状況にある。
[0005] このように、ディスプレイ装置用ガラス基板には、高耐熱性、低密度、高破壊靭性等 を有するガラスが強く望まれており、それぞれの要求に対応したガラスが提案されて いる（特許文献 4〜6)。
特許文献 1：特許第 2738036号公報
特許文献 2：特開平 9 - 202641号公報
特許文献 3：特開平 9 - 255354号公報
特許文献 4：特開平 11— 314933号公報
特許文献 5 :特開 2002— 193635号公報
特許文献 6 :特開 2001— 226138号公報
発明の概要
[0006] 前述したように、従来の高歪点ガラスの密度は、 2. 6を越えるものが多い。例えば、 上記特開平 9— 255354号公報のものは、 SrO及び BaOを多量に含むために密度 が 2. 8を超え、その広い範囲で密度が 3以上になる。これは、ディスプレイ装置の軽 量ィ匕が困難になるという問題がある上に、ガラス基板の自重によるたわみの問題も発 生する。
[0007] し力しながら、ガラスの密度を低ぐあるいは破壊靭性を高くするにはアルカリ酸ィ匕 物やアルカリ土類酸ィ匕物を減らして、網目形成酸ィ匕物を増やす必要があるが、それ に伴って熱膨張係数の低下や溶融'成形温度の上昇等が起こる。例えば、上記特開 平 11— 314933号公報及び特開 2002— 193635号公報のものは、熱膨張係数が 75 X 10— 7Z°Cよりも低ぐパネルを構成する他の部材との熱膨張の整合性が悪いと いう問題がある。また、上記の特許はこのようなことからガラスの高温粘度が高くなる 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ず、溶融や成形が困難とな る。特に、フロート法による成形ではガラスの高温粘度が高いと、窯やフロートバスの 錫等に悪影響を及ぼし、生産性が低下することになる。また、例えば上記特開 2001 — 226138号公報のものは、 P Oを必要とするため溶融'成形条件の微妙な変動に
2 5
よってガラスが着色するという致命的な問題が発生する可能性がある。 [0008] 本発明は、上述の問題を解決するために、通常のソーダライムシリカガラスと同程 度の熱膨張係数を有し、かつ耐熱性に優れ、非常に軽量で高強度のガラスであるに もかかわらず、直接通電溶融を含めた溶融、フロート法による生産に適したフラットパ ネルディスプレイ装置用基板ガラスを提供するものである。
[0009] 本発明によれば、重量％表示で、 SiOを 64%以上 69%以下、 Al Oを 0. 5%以
2 2 3
上 5%以下、 Na Oを 2%以上 6%以下、 K Oを 6%以上 14%以下、 MgOを 6%以上
2 2
12%以下、 CaOを 0. 5%以上 8%以下、任意成分として SrOを 0%以上 2%以下、 Z rOを 0. 5%以上 5%以下、任意成分として BaOを 0%以上 5%以下含み、（SiO +
2 2
AI O +ZrO )が 68%以上 75%以下、（CaO + MgO + BaO + SrO)が 10%以上 1
2 3 2
6%未満であって、 30°Cから 300°Cまでの平均線膨張係数が 76 X 10— 7Z°C以上 88 X 10— 7Z°C以下かつ 102dPa温度が 1580°C以下であるフラットパネルディスプレイ 装置用基板ガラスが提供される。
詳細な説明
[0010] 本発明によれば、フラットパネルディスプレイ装置の基板ガラスに適する高歪点を有 し、また適切な密度、熱膨張係数であり、かつ破壊靭性が高いため熱応力やたわみ によるガラスの破損が少なぐ大量生産に向くようなフロート法で溶融可能なガラス組 成が提供される。これは PDP、 ELおよび FEDなどの電子ディスプレイ用ガラス基板 として極めて好適である。
[0011] SiOはガラスの主成分であり、重量％において 64%未満ではガラスの耐熱性また
2
は化学耐久性を悪化させる。他方、 69%を超えるとガラス融液の高温粘度が高くなり 、ガラス成形が困難となる。また、ガラスの線膨張係数力 、さくなり過ぎて、ディスプレ ィパネルを構成する他の部材との整合性が悪くなる。従って 64%以上 69%以下が 好ましい。より好ましくは 65〜69%の範囲であり、さらに好ましくは 66〜68%の範囲 である。
[0012] Al Oは、密度を低くし、破壊靭性を高くする一方、高温粘度を上昇させる成分であ
2 3
る。重量％において 0. 5%未満であると、密度は高くなり、破壊靭性も低下する。一 方、 5%を超えるとガラス融液の高温粘度が高くなる上に、失透傾向が増大する。従 つて、 0. 5以上 5%以下が好ましい。より好ましくは 0. 5〜3%の範囲であり、さらに好 ましくは 0. 7〜2%の範囲である。
[0013] Na Oは、 K Oとともにガラス溶解時の融剤として作用し、またガラスの線膨張係数
2 2
を適度な大きさに維持するうえで不可欠である。重量％において、 2%未満であると 融剤としての効果が不十分であり、また線膨張係数が低くなり過ぎる。一方、 6%を超 えると歪点が低下し過ぎる。従って 2〜6%、好ましくは 3〜5%の範囲である。
[0014] K Oは、 Na Oと同様の作用効果を示すと共に、 Na Oとの混合アルカリ効果により
2 2 2
アルカリイオンの移動を抑制し、ガラスの体積抵抗率を高める必須成分である。重量 %において、 6%未満であるとそれらの作用が不十分である一方、 14%を超えると線 膨張係数が過大となり、また歪点も低下し過ぎるため、 6%以上 14%以下が好ましい 。より好ましくは 7〜13%の範囲、さらに好ましくは 8〜12%の範囲である。
[0015] MgOは、ガラスの破壊靭性 K を増大させると共に、歪点も上昇させることができる
IC
。重量％において、 6%未満ではそれらの作用が不十分である。一方、 12%を超える と失透傾向が大きくなると共に溶融しに《なり、ガラスの製造が困難になる。従って、 6%以上 12%以下が好ましい。より好ましくは 6〜10%の範囲、さらに好ましくは 8〜 10%の範囲である。
[0016] CaOは、ガラス溶解時の溶融ガラスの粘度を下げる作用を有すると共に、ガラスの 歪点を上昇させる作用を有する。重量％において、 0. 5%未満ではその効果が得ら れない。一方、 8%を超えると破壊靭性 K を低下させ、また失透傾向も増大するので
IC
、 0. 5%以上 8%以下が好ましい。より好ましくは 1〜7%の範囲、さらに好ましくは 2 〜6%の範囲である。
[0017] SrOは、必須成分ではないが、 MgOあるいは CaOとの共存下でガラス融液の高温 粘度を下げて失透の発生を抑制する作用を有する。重量％において、 2%を超える と密度が上昇し、所望の値を維持できなくなるので、 2%以下の範囲が望ましい。
[0018] ZrOは、ガラスの歪点を上昇させ、またガラスの化学的耐久性を向上させるとともに
2
失透を抑える効果を有する必須成分で、 0. 5%以上含有させることが好ましい。しか し、 5%を超えると密度が上昇し、所望の値が維持できなくなる。従って、 0. 5%以上 5%以下が好ましい。より好ましくは 1〜4%の範囲であり、さらに好ましくは 1〜3%の 範囲である。 [0019] (SiO +A1 O +ZrO )は 68%以上 75%以下が好ましい。 SiO +A1 O +ZrOが 6
2 2 3 2 2 2 3 2
8%未満の場合に破壊靭性は低くなる。一方、 SiO +A1 O +ZrOが 75%を越える
2 2 3 2
と、ガラス融液の高温粘度が高くなり、ガラス成形が困難となる。
[0020] (CaO + MgO + BaO + SrO)は 10%以上 16%未満が好ましい。 (CaO + MgO + BaO + SrO)が 10%未満であると、ガラスの歪点は低くなり、 16%以上では溶融性 に問題がでてくる場合が多くなる。より好ましくは 10%以上 14%以下、さらに好ましく は 10. 5%以上 14%未満である。
[0021] BaOは、必須成分ではないが、 SrOと同様に MgOあるいは CaOとの共存下でガラ ス融液の高温粘度を下げて失透の発生を抑制する作用を有する。本組成の範囲内 において、 BaOの含有は重量％において、 5%以下の使用が好ましい。さらに好まし くは 0. 5〜3. 5%、さらに好ましくは 0. 5〜2%の範囲である。
[0022] 本発明の好ましい態様のガラスは実質的に上記成分力 なる力 本発明の目的を 損なわない範囲で他の成分 (添加物）を合量で 3%まで含有してもよい。例えば、ガラ スの溶解、清澄、成形性の改善のために SO、 Cl、 F、 As O等を合量で 1%まで含
3 2 3
有してもよい。また、ガラスを着色するために Fe O、 CoO、 NiO等を合量で 1%まで
2 3
含有してもよい。さらに、 PDPにおける電子線ブラウニング防止等のために TiOおよ
2 び CeOをそれぞれ 1%まで、合量で 1%まで含有してもよい。なお、 B Oの使用も可
2 2 3 能ではあるが、必須ではない。
[0023] 30°Cから 300°Cまでの平均線膨張係数が 76 X 10— 7Z°C以上 88 X 10— 7Z°C以下 であることが好ましい。この範囲外では、 PDPで使われる他の材料との相性が悪くな り、製造中の破損やキズの発生等、問題が多発する傾向にある。
[0024] 一般的にガラス原料を溶融させて均一に混合するためには、融液粘度が 102dPa 以下になる必要があり、このときの 102dPa温度は溶融温度ともいわれている。この温 度が高いと、原料の溶融ゃ融液の清澄が困難となり、炉材を傷めるなどコストも高くな る。通常のフロート窯などで均一に溶融するためには、この 102dPa温度が 1580°C以 下であることが望ましい。
[0025] MgOZ (MgO + CaO)が 0. 45以上 0. 95以下であることが好ましい。この比は、 高歪点ガラスを製造するとき、重要である。 MgOZ (MgO + CaO)が 0. 45未満であ ると、破壊靭性が低下すると共に歪点の変化が大きくなる。一方、 MgOZ (MgO + C aO)が 0. 95を越えると、ガラスの溶融性が下がり、製造上の問題がでてくる。
[0026] K 0/ (Na O+K O)が 0. 5以上 0. 9以下であることが好ましい。この比は、高歪
2 2 2
点ガラスを製造するときの歪点ある 、は溶融温度の調整剤として特に重要である。 K
2
0/ (Na O+K O)が上記以外であると、所望の平均線膨張係数を維持しつつ、歪
2 2
点あるいは溶融温度の調整をすることが難しくなる。すなわち、 K 0/ (Na O+K O
2 2 2
) 0. 5未満であると歪点が低すぎる傾向にある一方、 K OZ (Na O+K O)が 0· 9を
2 2 2
越えると溶融温度が高くなりすぎる傾向にある。
[0027] Al O ZZrOが 0. 1以上 2. 5以下であることが好ましい。 Al O /ZrOは主に溶
2 3 2 2 3 2 融温度と破壊靭性に影響するので、上記の範囲を外れると、溶融温度と破壊靭性値 のバランスが悪くなり、所望の物性が得られない。
[0028] 密度が 2. 6gZcm3未満であることが好ましい。密度が 2. 6g ' cm 3以上ではデイス プレイ装置の軽量ィ匕ができなくなるからである。
[0029] 破壊靭性 K が 0. 7MPa'm1/2以上であることが好ましい。破壊靭性 K が 0. 7MP
IC IC
a · m1/2未満では、ディスプレイ装置の製造工程中で割れやすい問題が出てくるから である。
[0030] また、本発明は、ガラスの 104dPa温度が 1200°C以下、さらに 104dPa温度と失透 温度の温度差力 0°C以上であることが好まし!/、。
[0031] ここで、 104dPa温度とは、ガラスの粘性が 104dPaとなる温度を意味する。フロート 法で板ガラスを製造するためには、成形時の融液粘度が 104dPa程度であることが好 まれ、 104dPaとなるガラス温度は一般的に成形温度と呼ばれることが多い。ガラスの 溶融後、そのガラス融液はフロートバスと呼ばれるスズに代表される溶融金属上にお いて成形される。従って、成形温度が高くなるとバスの温度も高くする必要があり、欠 陥の増加や歩留の低下を引き起こすため、 104dPa温度が 1200°C以下であることが 望ましい。
[0032] ここで、失透温度とはガラスを一定温度に 2時間維持した場合に失透と呼ばれる結 晶生成が生ずる上限温度を意味する。一般的に 104dPa温度力も失透温度までの温 度範囲は作業温度範囲といわれ、成形作業の容易性の目安となる。この温度範囲が 狭いと、成形作業中にガラスが失透しやすくなり、ガラスの成形が困難となる。このた めこの温度範囲は広い方が望ましぐすなわち 104dPa温度と失透温度との温度差が 0°C以上であることが望まし！/、。
[実施例 1〜8及び比較例 1〜5]
[0033] (ガラスの作成） 珪砂、酸ィ匕アルミニウム、炭酸ナトリウム、硫酸ナトリウム、炭酸力 リウム、酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸ストロンチウム、炭酸バリウムおよび 珪酸ジルコニウムよりなる調合原料を白金ルツボに充填し、電気炉内で 1450〜160 0°C、約 6時間加熱溶融した。加熱溶融の途中で白金棒によりガラス融液を攪拌して ガラスを均質ィ匕させた。次に、溶融ガラスを铸型に流し込み、ガラスブロックとし、 600 〜700°Cに保持した電気炉に移入して該炉内で徐冷した。得られたガラス試料は泡 や脈理の無!、均質なものであった。
[0034] 原料調合に基づくガラスの組成 (酸化物換算）を表 1に示す。これらのガラスにつ!ヽ て、高温粘度 (ガラスの粘度が 102dPaおよび 104dPaに相当する温度）、失透温度（ °C)、歪点 (°C)、密度 (gZcm3)、 30〜300°Cの平均線膨張係数（10— 7Z°C)および 破壊靱性 K (MPa-m1 2)を以下の方法により測定した。
IC
[0035] 高温粘度は、白金球引き上げ法により、測定した。なお、先に述べたように、 102dP aの温度はガラスを溶融する際に、また 104dPaの温度はガラスを板状に成形する際 に目安となる温度で、これらの温度が低いほど成形性が良いことになる。失透温度は 、白金ホルダーと温度傾斜炉を用いた急冷法により測定した。歪点は、 JIS R3103 —2の規定に基づくビーム曲げ法により測定した。密度は、泡の無いガラス (約 50g) を用いてアルキメデス法により測定した。膨張係数は、熱機械分析装置 TMA8310 ( 理学電機 (株)製)を用いて 30〜300°Cにおける平均線膨張係数を測定した。破壊 靱性は、微小硬度計 DMH— 2 (松沢精機 (株)製)を用いて、 JIS R 1607に記載 のファインセラミックスの破壊靱性試験方法 (圧子圧入法）により算出した。
[表 1] 実施例
ガラス粗成 Si02 67.0 66.5 68.0 68.0 67.5 68.5 64.5 66.0
Al203 2.5 3.0 〗.0 2.0 1.5 0.5 4.5 2.0
NazO 2.5 4.5 2.0 3.0 4.0 4.5 3.5 5.0 κ2ο 11.5 8.5 12.0 11.0 Ϊ0.0 13.0 11.0 7.0
MgO 9.0 10.0 9.5 8.0 9.0 7.5 11.5 7.5
CaO 4.0 2.5 3.5 5.0 3.0 1 0 1.0 7.5
SrO 1-0 1.5 1.0 1.5 2.0 1.5 0.5 0.5
1-0 0.5
Zr02 2.5 3.5 2.0 1.0 3.0 3.5 3.5 4.5
Si02+AI203+ZrOz 72.0 73.0 71.0 71.0 72.0 72.5 72.5 72.5
Al203/Zr02 1-0 0.9 0.5 2.0 0.5 0.1 1.3 0.4
K20/(Ma20+K20) 0.8 0.7 0.9 0.8 0.7 0.7 0.8 0.S
MgO/CMgO+CaO) 0.69 0.80 0.73 0.62 0.75 0.88 0.92 0.50
MgO+CaO+SrO+BaO 14.0 1 .0 15.0 15.0 14.0 10.0 13.0 15.5 張係数 χ ΐο_ ¾ 77 76 78 79 79 86 77 76 密度 g,cm一3 2.530 ^549 2.542 2.526 2.543 2.507 2.535 2 590 破壊^性 MPa'm1,2
歪点 °C 596 609 597 589 596 570 611
102dPa5度 °C 1561 1548 1551 1547 1541 1576 157；
104dPa温度 ¾ 1182 H76 1157 1164 1160 200
失透通度 °C 1180 1100 1145 1120 1040 195
25 2 76 12 44 120
[表 2]
ガラス組成 Si02 70.9 67.0 57.5 69,2
Figure imgf000009_0001
Si02+Al203+Zr02 72.9 67.1 71.6 71.5 73-8
AI2O3/Zr02 - 2.3 1.6 3.7 1.6
K20/CNa20+ 20) 0.1 0.6 0.8 0.5 0.8
MgO/CMgO+CaO) 0.13 0.66 0.54 0.58 0.53
MgO+CaO+SrO+BaO 12.7 20.2 15.0 12.5 12.5 膨張係数 x 10"V°C 87 85 77 81 73 密度 g.cm一3 2.514 2.741 2.552 2.552 2.486 破壌靭性 MPa.m1,2 0.73 0.65 0,72 0.88 0.9 歪点 °C 507 583 601 617 618
102dPa温度 °C 1453 1483 1512 1537 1632
10*dPa温度 °C 1040 1126 1128 1181 1224 失透温度 °C 1040 1 165 1200以上 1200以上 1192
104dPa温 § -^透 ¾ °C 0 -33 —72以下 9以下 22
(結果） 表 1中の実施例 1〜8のガラスは本発明によるガラスであり、比較例 1〜5 のガラスはソ一ダライムシリカガラスを始めとする従来のガラスである。実施例 1〜8の ガラスは、市場が希望している線膨張係数を有し、また歪点が 570°C以上と十分高 い上に、密度は 2. 60未満で、破壊靭性 K が 0· 7MPa'm1/2以上を超えており、さら に 102dPaある!/、は 104dPa温度と 104dPa温度―失透温度の温度差が適切であるた め、フロート法による溶融 '成形が容易である。従って、本願発明は、巿場が希望して いる例えばソーダライムシリカガラスとほぼ同等の線膨張係数を有し、従来の高歪点 ガラスと同等の耐熱性を有する上に、低密度で、破壊靭性の高いガラスを生産性の 高 、ガラスをフロート法により容易に製造できる。
これに対し、比較例 1のガラスにおいては、成形性が良ぐ密度が 2. 60未満、破壊 靭性 K が 0. 7MPa'm1/2以上であるものの、歪点が低いという問題がある。比較例 2
IC
のガラスは、歪点は 570°C以上と高いものの、密度が 2. 6を越えており、破壊靭性 1^ が 0. 7MPa'm1/2未満である。また、比較例 3〜5は、歪点は 580°C以上と高ぐ密
C
度が 2. 60未満で、破壊靭性 K が 0. 7MPa'm1/2以上であるが、 102dPaあるいは 1
IC
04dPa温度が高ぐまた 104dPa温度一失透温度の差も非常に小さいため、ガラスの 溶融 ·成形が容易ではな 、と 、う問題がある。

Claims

請求の範囲
[1] 重量％表示で、 SiOを 64%以上 69%以下、 Al Oを 0. 5%以上 5%以下、 Na Oを
2 2 3 2
2%以上 6%以下、 K Oを 6%以上 14%以下、 MgOを 6%以上 12%以下、 CaOを 0
2
. 5%以上 8%以下、任意成分として SrOを 0%以上 2%以下、 ZrOを 0. 5%以上 5
2
%以下、任意成分として BaOを 0%以上 5%以下含み、（SiO +A1 0 +ZrO )が 68
2 2 3 2
%以上 75%以下、（CaO + MgO + BaO + SrO)が 10%以上 16%未満であって、 3 0°Cから 300°Cまでの平均線膨張係数が 76 X 10— 7Z°C以上 88 X 10— 7Z°C以下かつ 102dPa温度が 1580°C以下であるフラットパネルディスプレイ装置用基板ガラス。
[2] MgOZ (MgO + CaO)が 0. 45以上 0. 95以下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基板ガラス。
[3] K 0/ (Na O+K O)が 0. 5以上 0. 9以下であることを特徴とする請求項 1または請
2 2 2
求項 2に記載のフラットパネルディスプレイ装置用基板ガラス。
[4] Al O /ZrOが 0. 1以上 2. 5以下であることを特徴とする請求項 1乃至 3のいずれか
2 3 2
に記載のフラットパネルディスプレイ装置用基板ガラス
[5] 密度が 2. 6gZcm3未満であることを特徴とする請求項 1乃至 4のいずれかに記載の フラットパネルディスプレイ装置用基板ガラス。
[6] 破壊靭性 K が 0. 7MPa'm1/2以上であることを特徴とする請求項 1乃至 5のいずれ
IC
かに記載のフラットパネルディスプレイ装置用基板ガラス。
[7] 歪点が 570°C以上、 104dPa温度が 1200°C以下、かつ 104dPa温度が失透温度以 上であることを特徴とする請求項 1乃至 6のいずれかに記載のフラットパネルディスプ レイ装置用基板ガラス。
[8] さらに任意な添加物を 0— 3wt%含むことを特徴とする請求項 1乃至 7のいずれかに 記載のフラットパネルディスプレイ装置用基板ガラス。
[9] 実質的に、必須成分としての SiO、 Al O、 Na 0、 K 0、 MgO、 CaO及び ZrO、任
2 2 3 2 2 2 意成分としての SrO及び BaO、及び 0— 3wt%の任意な添加物のみからなる請求項 1乃至 7のいずれか〖こ記載のフラットパネルディスプレイ装置用基板ガラス。
[10] 任意な添加物が SO、 Cl、 F、 As O、 Fe O、 CoO、 NiO、 TiO、 CeO及び B Oの
3 2 3 2 3 2 2 2 3 み力 なる群力も選択される少なくとも 1つであることを特徴とする請求項 8または請 求項 9に記載のフラットパネルディスプレイ装置用基板ガラス。
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