(57)【要約】【目的】高歪点、高体積電気抵抗率を有し、耐クラック性および耐熱衝撃性に優れた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。【構成】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、ＳｉＯ２　５５〜７４％、Ａｌ２Ｏ３　３〜１４％、ＭｇＯ　１〜１５％、ＣａＯ　０〜８％、ＳｒＯ　１〜１５％、ＢａＯ　０〜７％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ　１２〜２７％、Ｎａ２Ｏ　０．０１〜５％、Ｋ２Ｏ　４〜１２％、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ　６〜１４％未満、ＺｒＯ２　０〜７％の組成を有し、Ｋ２Ｏ／Ｎａ２Ｏの値が２以上であり、且つ、熱膨張係数が６５〜７５×１０−７／℃であることを特徴とする。【選択図】　　　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量百分率で、ＳｉＯ２　５５〜７４％、Ａｌ２Ｏ３　３〜１４％、ＭｇＯ　１〜１５％、ＣａＯ　０〜８％、ＳｒＯ　１〜１５％、ＢａＯ　０〜７％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ　１２〜２７％、Ｎａ２Ｏ　０．０１〜５％、Ｋ２Ｏ　４〜１２％、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ　６〜１４％未満、ＺｒＯ２　０〜７％の組成を有し、Ｋ２Ｏ／Ｎａ２Ｏの値が２以上であり、且つ、３０〜３８０℃における平均熱膨張係数が６５〜７５×１０−７／℃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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
歪点が６００℃以上であることを特徴とする請求項１または２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。
【請求項４】
１５０℃における体積電気抵抗率が１１．０Ω・ｃｍ以上であることを特徴とする請求項１〜３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ガラス基板。
【発明の詳細な説明】
【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、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材料を塗布し、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、５００〜６００℃程度の温度で周囲を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（熱膨張係数　約８４×１０−７／℃）が一般的に用いられてきた。
【０００３】
ところが、ソーダ石灰ガラスは、歪点が５００℃程度と低いため、６００℃程度の温度で熱処理を行うと、熱変形や熱収縮が起こる。このため、ソーダ石灰ガラスからなる前面ガラス基板と背面ガラス基板を対向させる際、電極の位置を精度よく合わせることが難しく、特に、大型で高精細のプラズマディスプレイ装置を作製するのは困難であった。
【０００４】
また、ソーダ石灰ガラスは、１５０℃における体積電気抵抗率（ｌｏｇ　ρ）が８．４Ω・ｃｍと低いため、ガラス中のアルカリ成分の移動度が大きく、ガラス中のアルカリ成分が電極周辺に集まり、電極と反応して電気抵抗値を変化させるという問題も有していた。
【０００５】
これらの事情から、現在では、ガラス基板の熱変形、熱収縮および体積電気抵抗率の問題を解決するために、歪点および体積電気抵抗率の高いプラズマディスプレイ装置用ガラス基板が広く使用されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記した高歪点、高体積電気抵抗率のガラスをプラズマディスプレイのガラス基板に用いると、プラズマディスプレイ装置の製造工程において、ソーダ石灰ガラスに比べて割れが生じやすい。そのため、生産性向上を妨げる原因の一つとなっている。従って、生産性向上のために、ガラス基板を割れにくくする必要がある。つまり、耐クラック性の高いガラス基板が望まれている。
【０００７】
また、従来のガラス基板は、耐熱衝撃性が低く、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る。そのため、熱処理工程での冷却速度が制限され、工程の所要時間が長くなり、生産性を低下させていた。
【０００８】
本発明の目的は、高歪点、高体積電気抵抗率を有し、耐クラック性および耐熱衝撃性に優れた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。
【０００９】
【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、ＳｉＯ２　５５〜７４％、Ａｌ２Ｏ３　３〜１４％、ＭｇＯ　１〜１５％、ＣａＯ　０〜８％、ＳｒＯ　１〜１５％、ＢａＯ　０〜７％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ　１２〜２７％、Ｎａ２Ｏ　０．０１〜５％、Ｋ２Ｏ　４〜１２％、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ　６〜１４％未満、ＺｒＯ２　０〜７％の組成を有し、Ｋ２Ｏ／Ｎａ２Ｏの値が２以上であり、且つ、３０〜３８０℃における平均熱膨張係数が６５〜７５×１０−７／℃であることを特徴とする。
【００１０】
【作用】
ガラス基板の割れを抑えるには、ガラスの耐クラック性や耐熱衝撃性を向上させることが効果的である。
【００１１】
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では、Ｋ２Ｏ／Ｎａ２Ｏの値を２以上に設定してガラスの耐クラック性と耐熱衝撃性を向上させている。
【００１２】
Ｋ２Ｏ／Ｎａ２Ｏの値を２以上にすることで、ガラスに傷がつきにくく、耐クラック性が向上する。これは、ガラスネットワーク中の多員環を構成する酸素原子を介してＮａ＋やＫ＋が多員環に包接されるが、Ｎａ＋よりもＫ＋はイオン半径が大きいため、１原子あたりに配位できる酸素原子の数が多く、多員環の構造をより強固にできるためである。
【００１３】
また、Ｋ２Ｏ、Ｎａ２Ｏは、共にガラスの熱膨張係数を大きくする成分であるが、Ｋ２Ｏは、Ｎａ２Ｏよりも熱膨張係数を大きくする効果が小さい。従って、Ｋ２ＯをＮａ２Ｏよりも多く含有させることで、ガラスの熱膨張係数を小さくすることができ、ガラスの耐熱衝撃性を向上させることができる。
【００１４】
なお、耐熱衝撃性を高めるには熱膨張係数が小さい方がよいが、熱膨張係数が小さすぎるとリブペーストやフリット等の周辺材料との熱膨張係数の整合性が悪化するため、３０〜３８０℃における平均熱膨張係数は６５〜７５×１０−７／℃にする必要がある。
【００１５】
さらに、Ｎａ＋よりもイオン半径や質量の大きいＫ＋を多くすることで、アルカリ成分がガラス中を移動しにくくなり、体積電気抵抗率を高めることができる。
【００１６】
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。
【００１７】
ＳｉＯ２は、ガラスのネットワークフォーマーである。ＳｉＯ２の含有量が５５％より少ないと、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。一方、７４％より多いと、溶融性が悪化しやすくなる。好ましい範囲は５６〜７０％であり、より好ましくは５６〜６８％である。
【００１８】
Ａｌ２Ｏ３は、ガラスの歪点を高める成分である。Ａｌ２Ｏ３の含有量が１４％より多いと、高温粘度が高くなりガラスの成形がしにくくなる。一方、３％よりも少ないと分相したり、歪点が低下する。好ましい範囲は３〜１３％であり、より好ましくは４〜１３％である。
【００１９】
ＭｇＯは、ガラスの高温粘度を低下させてガラスの成形性や溶融性を高めるとともに体積電気抵抗率も高める成分である。ＭｇＯの含有量が１％より少ないと前記効果が得られにくく、１５％より多くなるとガラスが失透しやすい。好ましい範囲は２〜１３％であり、より好ましくは３〜１２％である。
【００２０】
ＣａＯは、ＭｇＯと同様にガラスの高温粘度を低下させてガラスの成形性や溶融性を高めるとともに体積電気抵抗率も高める成分である。ＣａＯの含有量が８％より多いとガラスが失透しやすく、また、ガラスの耐クラック性が低下しやすくなる。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。
【００２１】
ＳｒＯは、ガラスの高温粘度を低下させてガラスの成形性や溶融性を高めるとともに体積電気抵抗率を高める成分である。ＳｒＯの含有量が１％より少ないと前記効果が得られにくく、１５％より多いとガラスの耐クラック性が低下しやすくなる。好ましい範囲は２〜１４％であり、より好ましくは３〜１４％である。
【００２２】
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成形性や溶融性を高め、また、体積電気抵抗率を高める成分である。ＢａＯの含有量が７％より多いと、ガラスの耐クラック性が低下しやすくなる。好ましい範囲は５％以下であり、より好ましくは３％以下である。
【００２３】
ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの合量が、１２％よりも少ないとガラスの溶融性が低下しやすく、２７％よりも多いとガラスの耐クラック性が低下しやすくなる。これらの合量の好ましい範囲は１３〜２５％であり、より好ましくは１４〜２４％である。
【００２４】
Ｎａ２Ｏは、ガラスの熱膨張係数を制御するとともにガラスの溶融性を高める成分である。Ｎａ２Ｏの含有量が０．０１％よりも少ないと、溶融性が悪化しやすくなる。一方、５％より多くなると、ガラスの歪点が低下しやすく、また、熱膨張係数が大きくなる。好ましい範囲は０．０１〜４．５％以下であり、より好ましくは０．０１〜４％以下である。
【００２５】
Ｋ２Ｏは、Ｎａ２Ｏと同様、ガラスの熱膨張係数を制御するとともにガラスの溶融性を高める成分である。Ｋ２Ｏの含有量が４％より少なくなると、熱膨張係数が小さくなりやすく、また、溶融性が悪化しやすい。一方、１２％より多くなると、ガラスの歪点が低下しやすく、また、熱膨張係数が大きくなりやすい。好ましい範囲は５〜１１％であり、より好ましくは６〜１１％である。
【００２６】
Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏの合量が、６％より少ないと溶融性が低下しやすく、熱膨張係数が小さくなる。一方、１４％以上になると歪点が低下しやすく、熱膨張係数が大きくなる。これらの合量の好ましい範囲は６〜１３％であり、より好ましくは６〜１２％である。
【００２７】
Ｋ２Ｏ／Ｎａ２Ｏの値が２より小さいと、耐クラック性および体積抵抗率が低下しやすく、熱膨張係数が大きくなりやすい。Ｋ２Ｏ／Ｎａ２Ｏの好ましい範囲は３以上であり、より好ましくは４以上である。
【００２８】
ＺｒＯ２は、ガラスの歪点を高める成分であるが、７％より多いとガラスの耐クラック性が低下しやすい。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。
【００２９】
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５％まで、液相温度を低下させ成形性を高めるためにＹ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｎｂ２Ｏ３を各々３％まで、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１％まで添加することが可能である。
【００３０】
また、本発明において、Ｂ２Ｏ３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、実質的に含有しないことが最も望ましい。
【００３１】
Ｐ２Ｏ５についても、ガラスが乳白して著しく透過率を低下させるため、含有量は０．５％未満に抑えるべきであり、実質的に含有しないことが最も望ましい。
【００３２】
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、クラック抵抗値が６００ｍＮ以上であるとガラス基板に傷がつきにくいため好ましい。
【００３３】
本発明のフラットディスプレイ装置用ガラス基板は、歪点が６００℃以上であると５７０〜６００℃の温度で熱処理された場合でもガラス基板の熱変形や熱収縮が起こりにくいため好ましい。
【００３４】
本発明のフラットディスプレイ装置用ガラス基板は、体積電気抵抗率が１５０℃において１１．０Ω・ｃｍ以上であるとガラス中のアルカリ成分が移動しにくくなるため、アルカリ成分がＩＴＯ膜やネサ膜等の薄膜電極と反応しにくく電極の電気抵抗が変化しにくい。
【００３５】
上記組成を有する本発明のガラス基板は、板ガラスの成形方法として知られているスリ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によって製造できる。
【００３６】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
【００３７】
表１および２は本発明の実施例（試料Ｎｏ．１〜９）を、表３は比較例（試料Ｎｏ．１０〜１２）をそれぞれ示している。尚、試料Ｎｏ．１０は、ソーダ石灰ガラス、Ｎｏ．１１は、現在プラズマディスプレイ装置用ガラス基板に使用されている高歪点ガラスである。
【００３８】
【表１】
2004035295.tif 000002
【００３９】
【表２】
2004035295.tif 000003
【００４０】
【表３】
2004035295.tif 000004
【００４１】
表中の各試料は、次のようにして作製した。
【００４２】
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。
【００４３】
このようして得られた各試料について、熱膨張係数、クラック抵抗、歪点、体積電気抵抗率を測定し、表に示した。
【００４４】
熱膨張係数については、ディラトメーターを用いて３０〜３８０℃における平均熱膨張係数を測定した。
【００４５】
ガラスのクラック抵抗は、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）によって求めた。この方法は、ビッカ−ス硬度計のステージに試料ガラスを置き、この試料ガラスの表面に菱形状のダイアモンド圧子を種々の荷重で１５秒間押し付けるものである。そして、ダイアモンド圧子を除いて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ケ）に対する割合を求めクラック発生率とした。また、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ほどクラックが発生しにくく、ガラスに傷がつきにくいことを示す。なお、クラック発生率は、同一荷重で２０回測定し、その平均値から求めた。また、クラック抵抗は、湿度の影響を受けるため、気温２５℃、湿度３０％の条件で測定を行った。
【００４６】
歪点については、ＡＳＴＭ　Ｃ３３６−７１に基づいて測定した。
【００４７】
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。
【００４８】
表から明らかなように、実施例である試料Ｎｏ．１〜９の各試料は、熱膨張係数が７２〜７５×１０−７／℃であるため、周辺材料と良好に整合することができ、しかも、熱応力に起因する割れを抑えることができる。また、クラック抵抗は６５０ｍＮ以上であり、現在プラズマディスプレイ装置用ガラス基板に使用されている高歪点ガラス（Ｎｏ．１１）と比較して１．４倍以上と、耐クラック性が高かった。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。さらに、体積電気抵抗率は１１．５Ω・ｃｍ以上であり、アルカリ成分が移動しにくいため、電極と反応しにくくなり電極の電気抵抗値も変化しにくい。
【００４９】
これに対して、比較例である試料Ｎｏ．１０は、ソーダ石灰ガラスであるため、熱膨張係数が８４×１０−７／℃と大きいとともに歪点が５１０℃と低く、また、体積電気抵抗率も８．４Ω・ｃｍと低かった。また、試料Ｎｏ．１１およびＮｏ．１２は、熱膨張係数は７６×１０−７／℃以上と大きいとともに歪点が５９０℃以下であり、また、クラック抵抗は５５０ｍＮ以下であり耐クラック性が低いと予想される。
【００５０】
【発明の効果】
以上のように本発明のガラス基板は、熱応力によって割れにくく、傷がつきにくく、しかも、歪点および体積電気抵抗率も高いため、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。また、プラズマパネルディスプレイ装置以外にも、例えば、有機或いは無機のエレクトロルミネッセンスやフィールドエミッションディスプレイ等のフラットパネルディスプレイ装置のガラス基板として使用することも可能である。