(57)【要約】【課題】  溶融性、成形性に優れ、ディスプレイ装置を製造する際の熱工程で熱変形や熱収縮が問題とならず、しかも、ガラス中のアルカリ成分とＩＴＯ膜やネサ膜等の薄膜電極が反応しにく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。【解決手段】  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、歪点が５７５℃以上であり、１０4ｄＰａ・ｓの粘度に相当するガラス融液の温度が１１２０℃以下であり、且つ、１５０℃における体積電気抵抗率（ｌｏｇ  ρ）が１１．０Ω・ｃｍ以上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】
歪点が５７５℃以上であり、１０4ｄＰａ・ｓの粘度に相当するガラス融液の温度が１１２０℃以下であり、且つ、１５０℃における体積電気抵抗率（ｌｏｇ  ρ）が１１．０Ω・ｃｍ以上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】
質量百分率で、ＳｉＯ2  ５０〜７０％、Ａｌ2Ｏ3  ５〜１５％、ＭｇＯ  ４〜１０％、ＣａＯ  ０〜３％、ＳｒＯ  ０〜１８％、ＢａＯ  ２〜１８％、ＲＯ（ＲＯはＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯを表わす）  ２０〜３０％、Ｎａ2Ｏ  ０〜１０％、Ｋ2Ｏ  ０〜１５％、Ｒ2Ｏ（Ｒ2ＯはＮａ2Ｏ、Ｋ2Ｏを表わす）  ７〜１２．５％未満、ＺｒＯ2  ０〜１０％であり、３０〜３８０℃における熱膨張係数が７５超〜１００×１０-7／℃であることを特徴とする請求項１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】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
プラズマディスプレイ装置は、次のようにして作製される。まず、前面ガラス基板表面にＩＴＯ膜やネサ膜等からなる透明電極を成膜し、その上に誘電体材料を塗布して５００〜６００℃程度の温度で焼成し誘電体層を形成する。また、Ａｌ、Ａｇ、Ｎｉ等からなる電極が形成された背面ガラス基板に、背面誘電体材料を塗布して５００〜６００℃程度の温度で焼成して誘電体層を形成し、その上に隔壁材料を塗布して５００〜６００℃程度の温度で焼成して隔壁を形成することにより回路を形成する。その後、前面ガラス基板と背面ガラス基板を対向させて電極等の位置合わせを行って、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。
【０００３】
従来、ガラス基板としては、フロート法等によって１．８〜３．０ｍｍの肉厚に成形されたソーダ石灰ガラス（熱膨張係数  約８４×１０-7／℃）が一般的に用いられてきた。また、絶縁ペースト、リブペースト、フリットシールといった周辺材料の熱膨張係数もソーダ石灰ガラスに合わせて、７０〜９０×１０-7／℃の範囲に調整されている。
【０００４】
ところが、ソーダ石灰ガラスは歪点が５００℃程度と低いため、５７０〜６００℃の温度で熱処理する際に、熱変形や熱収縮が起こり、寸法が著しく変化する。その結果、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、特に大型高精細のプラズマディスプレイ装置を作製する上で困難を生じていた。
【０００５】
また、ソーダ石灰ガラスは、１５０℃での体積電気抵抗率（ｌｏｇ  ρ）が８．４Ω・ｃｍと低く、ガラス中のアルカリ成分の移動度が大きい。従って、ガラス中のアルカリ成分がＩＴＯ膜やネサ膜等の薄膜電極と反応し、電極材料の電気抵抗値を変化させる問題も有している。
【０００６】
これらの事情から、ソーダ石灰ガラスと同等の熱膨張係数を有し、ソーダ石灰ガラスよりも高い体積電気抵抗率と歪点を有するガラスがガラス基板に使用され、大型高精細のプラズマディスプレイ装置が作製されている。
【特許文献１】特開平８−２９０９３８号公報
【特許文献２】特開平８−２９０９３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１、２に開示されているようなガラスは、ソーダ石灰ガラスに比べ、ガラスの高温粘度が高い。そのため、ガラスの溶融温度や成形温度を高くしなければならなくなり、溶融や成形が困難となる。特に、フロート成形の場合、安価に大型のガラス基板を得やすいが、ガラスの高温粘度が高いと、溶融ガラスを板状に成形するためのフロートバスの温度を高くしなければならず、フロートバスからのスズの揮発量が増加し、ガラス表面に悪影響を及ぼすことになる。
【０００８】
本発明の目的は、溶融性、成形性に優れ、ディスプレイ装置を製造する際の熱工程で熱変形や熱収縮が問題とならず、しかも、ガラス中のアルカリ成分とＩＴＯ膜やネサ膜等の薄膜電極が反応しにく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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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、歪点が５７５℃以上であり、１０4ｄＰａ・ｓの粘度に相当するガラス融液の温度が１１２０℃以下であり、且つ、１５０℃における体積電気抵抗率（ｌｏｇ  ρ）が１１．０Ω・ｃｍ以上であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のガラス基板は、高温粘度が低く、溶融性や成形性に優れている。さらに、歪点及び体積電気抵抗率が高く、また、周辺材料との整合性が取れる熱膨張係数を有しているため、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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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、ガラスの高温粘度が低いため、優れた溶融性及び成形性を有する。具体的には、１０4ｄＰａ・ｓの粘度に相当するガラス融液の温度が１１２０℃以下（好ましくは１１１０℃以下）である。尚、この温度が１１２０℃より高くなると、成形が難しくなるばかりか成形装置に負担が掛かる。
【００１２】
１０4ｄＰａ・ｓの粘度に相当するガラス融液の温度を１１２０℃以下にするには、ＲＯ（ＲＯはＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯを表わす）やＲ2Ｏ（Ｒ2ＯはＮａ2Ｏ、Ｋ2Ｏを表わす）を多く含有させることで調整することができる。
【００１３】
しかし、ＲＯの含有量が多くなると、ガラスが失透して成形し難くなったり、ガラスのクラック抵抗（耐クラック性）が低下し、ガラス基板搬送工程等で、ガラス基板に傷が付き割れやすくなる。
【００１４】
また、Ｒ2Ｏの含有量が多くなると、ガラスの歪点が低下して、ディスプレイ装置を製造する際の熱工程で、熱変形や熱収縮が起こりやすくなったり、ガラスの体積電気抵抗率が低下して、ガラス中のアルカリ成分とＩＴＯ膜やネサ膜等の薄膜電極が反応し電極材料の電気抵抗値が変化しやすくなる。
【００１５】
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、ＲＯの中でも、耐クラック性に影響を与えないＭｇＯを４質量％以上含有させて、更に、耐クラック性を低下させるＣａＯを３質量％以下にしている。同時に、ＲＯの含有量を２０〜３０質量％に厳密に調整して、失透を抑え、耐クラック性の低下と高温粘度の上昇を抑制している。更に、Ｒ2Ｏの含有量を７〜１２．５質量％未満に厳密に調整して、歪点及び体積電気抵抗率の低下を抑制している。このようにすることで、優れた耐クラック性、溶融性、成形性を有し、しかも、高い歪点と体積電気抵抗率を有するガラス基板を得ることができる。
【００１６】
尚、本発明のガラス基板は、ディスプレイ装置を製造する際の熱工程における熱変形や熱収縮の発生を抑えるために、ガラスの歪点が５７５℃以上（より好ましくは５８０℃以上）になるように調整している。
【００１７】
また、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の反応を抑えて電極材料の電気抵抗値を安定させるために、１５０℃におけるガラスの体積電気抵抗率が１１．０Ω・ｃｍ以上（より好ましくは１１．５Ω・ｃｍ以上）になるように調整している。
【００１８】
ガラスの歪点や体積電気抵抗率を高くするには、Ｒ2Ｏの含有量を少なくすればよい。
【００１９】
また、本発明のガラス基板は、ガラスの熱膨張係数が７５超〜１００×１０-7／℃（好ましくは７５超〜９０×１０-7／℃）であるため、周辺材料と整合し、フリットシールを良好に行うことができる。尚、ガラスの熱膨張係数がこの範囲外であると、周辺材料の熱膨張係数と整合せず、フリットシールを良好に行うことが難しくなる。ガラスの熱膨張係数を上記範囲にするには、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏの含有量を調整すればよい。
【００２０】
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に使用可能な具体的組成は、質量百分率で、ＳｉＯ2  ５０〜７０％、Ａｌ2Ｏ3  ５〜１５％、ＭｇＯ  ４〜１０％、ＣａＯ  ０〜３％、ＳｒＯ  ０〜１８％、ＢａＯ  ２〜１８％、ＲＯ（ＲＯはＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯを表わす）  ２０〜３０％、Ｎａ2Ｏ  ０〜１０％、Ｋ2Ｏ  ０〜１５％、Ｒ2Ｏ（Ｒ2ＯはＮａ2Ｏ、Ｋ2Ｏを表わす）  ７〜１２．５％未満、ＺｒＯ2  ０〜１０％の範囲であり、この範囲内で上記条件を満たすように選択すればよい。
【００２１】
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において、ガラスの組成を上記のように限定した理由は、次のとおりである。
【００２２】
ＳｉＯ2は、ガラスのネットワークフォーマーを形成する成分である。その含有量は５０〜７０％、好ましくは５２〜６０％、より好ましくは５４〜５８％である。ＳｉＯ2の含有量が多くなると、ガラスの高温粘度が高くなり、溶融、成形が難しくなったり、熱膨張係数が小さくなりすぎて周辺材料との整合性が取り難くなる。一方、含有量が少なくなると、熱膨張係数が大きくなりガラスの耐熱衝撃性が低下したり、ガラスの歪点が低下する傾向にあり、ディスプレイ装置を製造する際の熱工程で、ガラス基板に割れが発生したり、熱変形や熱収縮が起こりやすくなる。
【００２３】
Ａｌ2Ｏ3は、ガラスの歪点を高くする成分である。その含有量は５〜１５％、好ましくは５〜１０％、より好ましくは５〜７％である。Ａｌ2Ｏ3の含有量が多くなると、ガラスの高温粘度が高くなり、溶融、成形が難しくなったり、熱膨張係数が小さくなり周辺材料との整合性が取り難くなる。一方、含有量が少なくなると、ガラスの歪点が低下する傾向にあり、ディスプレイ装置を製造する際の熱工程で、ガラス基板に割れが発生したり、熱変形や熱収縮が起こりやすくなる。
【００２４】
ＭｇＯは、ガラスの耐クラック性を低下させずに、ガラスの歪点を上昇させ、ガラスの高温粘度のみを著しく低下させて溶融性や成形性を高める成分である。その含有量は４〜１０％、好ましくは４〜９％、より好ましくは５〜８％である。ＭｇＯの含有量が多くなると、ガラスが失透しやすくなる傾向にあり成形し難くなる。一方、含有量が少なくなると、ガラスの歪点が低下する傾向にあり、ディスプレイ装置を製造する際の熱工程で、ガラス基板に割れが発生したり、熱変形や熱収縮が起こりやすくなる。また、ガラスの高温粘度が高くなり、溶融、成形が難しくなる。
【００２５】
ＣａＯは、ガラスの高温粘度を低下させて溶融性や成形性を高める成分である。その含有量は０〜３％、好ましくは１〜３％、より好ましくは１．５〜２．５％である。ＣａＯの含有量が多くなると、ガラスの耐クラック性が著しく低下し、ガラス基板の搬送工程等で、ガラス基板に傷が付き割れやすくなる。
【００２６】
ＳｒＯは、ガラスの高温粘度を低下させて溶融性や成形性を高めたり、体積電気抵抗率を高める成分である。その含有量は０〜１８％、好ましくは３〜１２％、より好ましくは５〜９％である。ＳｒＯの含有量が多くなると、ガラスが失透しやすくなる傾向にあり成形し難くなる。また、ガラスの耐クラック性が低下し、ガラス基板の搬送工程等で、ガラス基板に傷が付き割れやすくなる。
【００２７】
ＢａＯは、ＳｒＯと同様にガラスの高温粘度を低下させて溶融性や成形性を高めたり、体積電気抵抗率を高める成分である。その含有量は２〜１８％、好ましくは５〜１２％、より好ましくは６〜９％である。ＢａＯの含有量が多くなると、ガラスが失透しやすくなる傾向にあり成形し難くなる。また、ガラスの耐クラック性が低下し、ガラス基板の搬送工程等で、ガラス基板に傷が付き割れやすくなる。一方、含有量が少なくなると、ガラスの高温粘度が高くなり、溶融、成形が難しくなる。
【００２８】
尚、ガラスの耐クラック性を低下させることなく、ガラスの高温粘度を低くして、溶融性と成形性を向上させるためには、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯの合量であるＲＯを、２０〜３０％にする必要がある。ＲＯの含有量が多くなると、ガラスの耐クラック性が低下し、製造工程において、ガラス基板が割れやすくなる。また、含有量が少なくなると、ガラスの高温粘度が上昇し、溶融、成形が難しくなる。好ましい範囲は２２〜２８％であり、より好ましくは２３〜２６％である。
【００２９】
Ｎａ2Ｏは、ガラスの高温粘度を低下させて溶融性や成形性を高める成分である。また、ガラスの熱膨張係数を調整する成分でもある。その含有量は０〜１０％、好ましくは２〜８％、より好ましくは４〜６％である。Ｎａ2Ｏの含有量が多くなると、ガラスの歪点が低下する傾向にあり、ディスプレイ装置を製造する際の熱工程で、熱変形や熱収縮が起こりやすくなる。また、ガラスの体積抵抗率が低くなり、ガラスとアルカリ成分とＩＴＯ膜やネサ膜等の薄膜電極が反応して、電極材料の電気抵抗値が変化しやすくなる。更に、熱膨張係数が大きくなりすぎて、周辺材料の熱膨張係数と整合し難くなる。
【００３０】
Ｋ2Ｏは、Ｎａ2Ｏと同様に、ガラスの高温粘度を低下させて溶融性や成形性を高める成分である。また、ガラスの熱膨張係数を調整する成分でもある。その含有量は０〜１５％、好ましくは３〜１２％、より好ましくは４〜７％である。Ｋ2Ｏの含有量が多くなると、ガラスの歪点が低下する傾向にあり、ディスプレイ装置を製造する際の熱工程で、熱変形や熱収縮が起こりやすくなる。また、ガラスの体積抵抗率が低くなり、ガラスとアルカリ成分とＩＴＯ膜やネサ膜等の薄膜電極が反応して、電極材料の電気抵抗値が変化しやすくなる。更に、熱膨張係数が大きくなりすぎて、周辺材料の熱膨張係数と整合し難くなる。
【００３１】
尚、ガラスの歪点や体積電気抵抗率を著しく低下させることなく、ガラスの高温粘度を低下させ、しかも、周辺材料の熱膨張係数と整合する熱膨張係数を得るには、Ｎａ2Ｏ及びＫ2Ｏの合量であるＲ2Ｏを、７〜１２．５％未満にする必要がある。Ｒ2Ｏの含有量が多くなると、ガラスの歪点や体積電気抵抗率が低下する傾向にあり、また、熱膨張係数が大きくなりすぎて、周辺材料の熱膨張係数と整合し難くなる。一方、Ｒ2Ｏの含有量が少なくなると、ガラスの高温粘度が上昇し、溶融、成形が難しくなる。また、熱膨張係数が小さくなりすぎて、周辺材料の熱膨張係数と整合し難くなる。好ましい範囲は７〜１２％であり、より好ましくは９〜１１．５％である。
【００３２】
ＺｒＯ2は、ガラスの歪点を高める成分である。その含有量は０〜１０％、好ましくは１〜７％、より好ましくは２〜５％である。ＺｒＯ2の含有量が多くなると、失透ブツが発生する傾向にあり、成形が難しくなる。
【００３３】
尚、本発明において、上記成分以外にも、例えば、Ｘ線着色を抑えるために、ＣｅＯ2を５％まで、紫外線着色を防止するために、ＴｉＯ2を３％まで、液相温度を低下させて、成形性を向上させるために、Ｙ2Ｏ3、Ｌａ2Ｏ3、Ｎｂ2Ｏ3を各３％まで、着色剤として、Ｆｅ2Ｏ3、ＣｏＯ、ＮｉＯ、Ｃｒ2Ｏ3、Ｎｄ2Ｏ3を各２％まで、清澄剤として、Ａｓ2Ｏ3、Ｓｂ2Ｏ3、ＳｎＯ2、ＳＯ3、Ｆ、Ｃｌ等を合量で１％まで添加することが可能である。但し、フロート法で成形する場合、Ａｓ2Ｏ3、Ｓｂ2Ｏ3はフロートバス中で還元されて金属異物となるため、導入は避けるべきである。
【００３４】
次に、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を製造する方法を説明する。
【００３５】
まず、上記のガラス組成範囲となるようにガラス原料を調合する。続いて、調合したガラス原料を連続溶融炉に投入して加熱溶融し、脱泡した後、成形装置に供給して板状に成形し徐冷することでガラス基板を得ることができる。
【００３６】
尚、本発明のガラス基板は、フロート法で板状に成形することが好ましいが、この方法以外にも、スロットダウンドロー法、オーバーフローダウンドロー法、リドロー法等の様々な成形方法を採用することができる。
【実施例】
【００３７】
以下、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を実施例に基づいて詳細に説明する。
【００３８】
表１、２は、本発明の実施例（試料Ｎｏ．１〜９）及び比較例（試料Ｎｏ．１０、１１）を示すものである。尚、試料Ｎｏ．１１は、市販されているプラズマディスプレイ装置用の高歪点ガラスである。
【００３９】
【表１】
2005213048.tif 000002
【００４０】
【表２】
2005213048.tif 000003
【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、歪点、１０4ｄＰａ・ｓの粘度に相当するガラス融液の温度、体積電気抵抗率及びクラック抵抗を測定し、結果を表に示した。
【００４４】
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、１０4ｄＰａ・ｓに相当するガラス融液の温度が１１２０℃以下と低く成形性にも優れていた。また、熱膨張係数が８３．０〜８５．０×１０-7／℃であり、周辺材料と良好に整合する熱膨張係数を有しており、しかも、歪点は５８０℃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。更に、１５０℃における体積電気抵抗率は１２．４Ω・ｃｍ以上であり、クラック抵抗は４００ｍＮ以上であった。
【００４５】
これに対して、比較例である試料Ｎｏ．１０は、歪点が５５５℃と低いため、熱処理工程において、ガラス基板に熱変形や熱収縮が生じやすいと予想される。また、試料Ｎｏ．１１は、１０4ｄＰａ・ｓに相当するガラス融液の温度が１１６０℃と高く、成形性が劣っていた。
【００４６】
尚、熱膨張係数については、直径５．０ｍｍ、長さ２０ｍｍの円柱状の試料を作製し、ディラトメーターで３０〜３８０℃における平均熱膨張係数を測定した。
【００４７】
また、歪点については、ＡＳＴＭ  Ｃ３３６−７１に基づいて測定した。尚、この温度が高い程、ディスプレイ装置を製造する際の熱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。
【００４８】
ガラスの粘度が１０4ｄＰａ・ｓに相当するガラス融液の温度については、白金球引き上げ法により測定した。尚、この温度は、ガラスを板状に成形する際の目安になり、この温度が低い方が成形性が良いことになる。
【００４９】
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。尚、この値が高い程、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の反応を抑えて電極材料の電気抵抗値を安定させることができる。
【００５０】
耐クラック抵抗の測定は、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）を用いた。この方法は、ビッカース硬度計のステージに試料ガラスを置き、試料ガラスの表面に菱形状のダイヤモンド圧子を種々の荷重で１５秒間押し付ける。そして、除荷後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ヶ）に対する割合を求め、クラック発生率とする。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ということは、高い荷重でもクラックが発生しにくい、つまり、耐クラック性に優れているということである。
【００５１】
尚、クラック発生率の測定は、同一荷重で２０回測定し、その平均値を求めた。また、測定条件は、気温２５℃、湿度３０％の条件で行った。
【００５２】
また、熱膨張係数、密度、クラック抵抗の測定については、熱履歴の影響を受けないように、熱処理したものを用いて測定した。この熱処理は、試料を、室温からガラスの歪点＋８０℃まで１０℃／分の昇温速度で加熱し、その温度で１時間保持し、その後、５００℃まで２℃／分の降温速度で冷却し、続けて、室温まで１０℃／分の降温速度で冷却する条件で行った。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
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、プラズマディスプレイ装置用途に限られるものではなく、例えば、電界放射型ディスプレイ、エレクトロルミネッセンスディスプレイ用途に用いることも可能である。