(57)【要約】【課題】フラットパネルディスプレイ装置用基板ガラスで、歪点が高く、かつ高耐熱性、高靭性、低密度のものが望まれている。【解決手段】実質的に重量％表示で、ＳｉＯ２が５５〜６８、Ａｌ２Ｏ３が５〜１３、Ｎａ２Ｏが３〜１０、Ｋ２Ｏが５〜１２、ＭｇＯが１０〜１８、ＣａＯが０〜７、ＳｒＯが０〜３、ＢａＯが０〜３、ＺｒＯ２が０〜５からなり、かつ歪点が５９０℃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基板ガラス。３０℃〜３００℃における平均線熱膨張係数が（７５〜８５）×１０−７／℃、破壊靭性ＫＩＣが０．８ＭＰａ・ｍ１／２を超え、密度が２．５７ｇ／ｃｍ３以下である特徴も有す。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
実質的に重量％表示で、ＳｉＯ２が５５〜６８、Ａｌ２Ｏ３が５〜１３、Ｎａ２Ｏが３〜１０、Ｋ２Ｏが５〜１２、ＭｇＯが１０〜１８、ＣａＯが０〜７、ＳｒＯが０〜３、ＢａＯが０〜３、ＺｒＯ２が０〜５からなり、かつ歪点が５９０℃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基板ガラス。
【請求項２】
３０℃〜３００℃における平均線熱膨張係数が（７５〜８５）×１０−７／℃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。
【請求項３】
破壊靭性ＫＩＣが０．８ＭＰａ・ｍ１／２を超え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基板ガラス。
【請求項４】
密度が２．５７ｇ／ｃｍ３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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐熱性に優れ、軽量でかつ高強度のガラス組成物に関する。特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（エレクトロルミネセンス）、ＦＥＤ（フィールドエ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ディスプレイ装置用基板ガラス組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＰＤＰ製造分野においては、基板ガラスとして常温〜３００℃の熱膨張係数が８０〜９０×１０−７／℃程度、歪点が ５１０〜 ５２０℃程度のソーダライムシリカガラスが使用されてきた。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ために、近年においてはソーダライムシリカガラスと同様なアルカリ石灰系ガラスで、熱膨張係数がソーダライムシリカガラスと近似し、歪点が５５０℃を越え、あるいは６００℃を超えるような高歪点ガラスが提案されている（例えば特許文献１〜５）。これらのガラスは、ディスプレイパネルの製造工程において、熱変形が少なく、また他の部材との膨張の整合性も良い。
【特許文献１】特開平８−１３３７７８号公報
【特許文献２】特開平９−２５５３５５号公報
【特許文献３】特開平１０−２５１３０号公報
【特許文献４】特開２０００−７２４７２号公報
【特許文献５】特開２００３−３３５５４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の高歪点ガラスは、成分組成自体ソーダライムシリカガラスに対しやや特異な組成であって、ソーダライムシリカガラスに比べて脆いために、様々な処理を施す際に割れやすい問題がある。さらに、従来の高歪点ガラスは密度が高く、部材の軽量化が困難である上に、ディスプレイ装置が大型化した場合にガラス基板の自重によるたわみ量が増大し、基板の搬送や移動の工程中で破損等の不具合を生じる恐れがある。
【０００５】
一般的にガラスの割れは傷（クラック）を起点として起こる脆性破壊と考えられており、この破壊に対する抵抗性は破壊靭性（ＫＩＣ）と呼ばれる。従って、前記割れの問題を改善するためにはＫＩＣが高いガラスが必要である。そうしたことから特開２０００−１０３６３８号公報などにはＫＩＣが高く割れが進行し難いガラスが示されているが、ＫＩＣの値は０.８ＭＰａ・ｍ1／2以下で、歪点は５９０℃以下であり、強度も耐熱性も充分とは言えない。また、特開２００３−３３５５４７号公報には前記ガラス基板のたわみを小さくする目的で比ヤング率（ヤング率／密度）が大きいガラスが提案されているが、密度は２.５９ｇ／ｃｍ3以上であり、軽量化には不充分である。さらに、３０〜３８０℃の線膨張係数が７５×１０-7／℃以下と小さく、他の部材の膨張係数との整合性に問題がある。
本発明の目的は、これらの問題を解決するために、ソーダライムシリカガラスと同程度の線膨張係数を有すると共に、歪点とＫＩＣが高く、密度が低いことを特徴とするガラス基板の組成を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、実質的に重量％表示で、ＳｉＯ２が５５〜６８、Ａｌ２Ｏ３が５〜１３、Ｎａ２Ｏが３〜１０、Ｋ２Ｏが５〜１２、ＭｇＯが１０〜１８、ＣａＯが０〜７、ＳｒＯが０〜３、ＢａＯが０〜３、ＺｒＯ２が０〜５の組成範囲からなり、かつ歪点が５９０℃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基板ガラスである。
【０００７】
また、３０℃〜３００℃における平均線熱膨張係数が（７５〜８５）×１０−７／℃であることを特徴とする上記のフラットパネルディスプレイ装置用基板ガラスである。
【０００８】
さらに、破壊靭性ＫＩＣが０．８ＭＰａ・ｍ１／２を超えることを特徴とする上記のフラットパネルディスプレイ装置用基板ガラスである。
【０００９】
さらにまた、密度が２．５７ｇ／ｃｍ３以下であることを特徴とする上記のフラットパネルディスプレイ装置用基板ガラスである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、上述のように歪点が高く、破壊靱性ＫＩＣが高くかつ低密度のガラスが得られる。この高耐熱性で高靱性、低密度のガラスをフラットパネルディスプレイ用のガラス基板に用いることにより、ディスプレイパネル製造工程におけるガラス基板の、熱および自重による変形や割れが減少し、ディスプレイ装置の製造効率が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
実質的に重量％表示で、ＳｉＯ２が５５〜６８、Ａｌ２Ｏ３が５〜１３、Ｎａ２Ｏが３〜１０、Ｋ２Ｏが５〜１２、ＭｇＯが１０〜１８、ＣａＯが０〜７、ＳｒＯが０〜３、ＢａＯが０〜３、ＺｒＯ２が０〜５の組成範囲からなり、かつ歪点が５９０℃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基板ガラスである
ＳｉＯ２はガラスの主成分であり、重量％において５５％未満では所望の破壊靱性ＫＩＣが得られない上に、ガラスの耐熱性または化学耐久性を悪化させる。他方、６８％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、ガラスの線熱膨張係数が小さくなり過ぎて、ディスプレイ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５５〜６８％、好ましくは５７〜６６％の範囲とする。
【００１２】
Ａｌ２Ｏ３は、歪点並びに破壊靱性ＫＩＣを高くする成分であり、必須成分である。重量％において５％未満ではガラスの歪点並びに破壊靱性ＫＩＣが低下し、他方１３％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ためガラス成形が困難になる。従って５〜１３％、好適には６〜１２％の範囲がよい。
【００１３】
Ｎａ２Ｏは、Ｋ２Ｏ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を適度な大きさに維持するうえで不可欠である。３％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。１０％を超えると歪点が低下し過ぎる。従って３〜１０％、好ましくは４〜８％の範囲とする。
【００１４】
Ｋ２Ｏは、Ｎａ２Ｏと同様の作用効果を示すと共に、Ｎａ２Ｏとの混合アルカリ効果により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。５％未満であるとそれらの作用が不十分であり、１２％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、５〜１２％、好適には６〜１０％の範囲とする。
【００１５】
ＭｇＯは、ガラスの破壊靭性ＫＩＣを増大させると共に、歪点も上昇させることができる必須成分である。１０％未満ではそれらの作用が不十分である。他方１８％を超えると失透傾向が大きくなるため、ガラスの成形が困難になる。従って１０〜１８％、好ましくは１０．５〜１６％の範囲とする。
【００１６】
ＣａＯは、必須成分ではないが、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。従って７％以下まで含有してもよい。７％を超えるとガラスの硬度を上昇させ破壊靭性ＫＩＣを低下させるので、望ましくは７％以下の範囲で導入する。
【００１７】
ＳｒＯとＢａＯは、必須成分ではないが、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。３％を超えると線膨張係数が過大となるので、それぞれ３％以下の範囲が望ましい。
【００１８】
ＺｒＯ２は、必須成分ではないが、ガラスの歪点を上昇させる作用を有するので、５％以下の範囲で含有させることが好ましい。５％を超えるとガラス融液の高温粘度が高くなりガラスの成形を困難にする。
【００１９】
Ｂ２Ｏ３は、必須成分ではないが、ガラス溶解時の溶融ガラスの粘度を低くする作用を有すると共に、失透傾向を小さくする作用を有するために５％以下まで含有してもよい。５％を超えると歪点が低くなり過ぎるので、５％以下の範囲で導入するのが望ましい。
【００２０】
Ｌｉ２Ｏは、必須成分ではないが、ガラスの高温粘度を下げ、ガラス原料の溶融を促進する。ただし、３％を超えて含有させると歪点を低下し過ぎるので、３％以下の範囲で導入するのが望ましい。
【００２１】
本発明の好ましい態様のガラスは実質的に上記成分からなるが、本発明の目的を損なわない範囲で他の成分を重量％表示で合量で３％まで含有してもよい。たとえば、ガラスの溶解、清澄、成形性の改善のためにＳＯ３、Ｃｌ、Ｆ、Ａｓ２Ｏ３等を合量で１％まで含有してもよい。また、ガラスを着色するためにＦｅ２Ｏ３、ＣｏＯ、ＮｉＯ等を合量で１％まで含有してもよい。さらに、ＰＤＰにおける電子線ブラウニング防止等のためにＴｉＯ２およびＣｅＯ２をそれぞれ１％まで、合量で１％まで含有してもよい。
【００２２】
歪点が５９０℃未満では、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。
【００２３】
また、３０℃〜３００℃における平均線熱膨張係数が（７５〜８５）×１０−７／℃であることを特徴とする上記のフラットパネルディスプレイ装置用基板ガラスである。平均線熱膨張係数が（７５〜８５）×１０−７／℃を外れるとディスプレイパネルを構成する他の部材との整合性が悪くなる。
【００２４】
さらに、破壊靭性ＫＩＣが０．８ＭＰａ・ｍ１／２以上であることを特徴とする上記のフラットパネルディスプレイ装置用基板ガラスである。破壊靭性ＫＩＣが０．８ＭＰａ・ｍ１／２以下では、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。
【００２５】
さらにまた、密度が２．５７ｇ／ｃｍ３以下であることを特徴とする上記のフラットパネルディスプレイ装置用基板ガラスである。密度が２．５７ｇ／ｃｍ３を超えると、一般的なソーダライムシリカガラスよりも大きな値となり、ディスプレイ装置が大型化した場合にガラス基板の自重による変形や割れなどの不具合を生じる恐れがある。
【実施例１】
【００２６】
以下、実施例に基づき、説明する。
【００２７】
（ガラスの作成）
珪砂、酸化アルミニウム、炭酸ナトリウム、硫酸ナトリウム、炭酸カリウム、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１５００〜１６００℃、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化させた。次に、溶融ガラスを鋳型に流し込み、ガラスブロックとし、６００〜７００℃に保持した電気炉に移入して該炉内で徐冷し、表１の実施例１〜８、表２の比較例１〜４に示す組成のガラスを得た。得られたガラス試料は泡や脈理の無い均質なものであった。
【００２８】
【表１】
2005324992.tif 000002
【００２９】
【表２】
2005324992.tif 000003
これらのガラスについて、歪点（℃）、平均線熱膨張係数（１０−７／℃）、破壊靱性ＫＩＣ（ＭＰａ・ｍ１／２）および密度（ｇ／ｃｍ３）を以下の方法により測定した。
【００３０】
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。線熱膨張係数は、熱機械分析装置ＴＭＡ８３１０（理学電機（株）製）を用いて３０〜３００℃における平均線熱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。密度は、泡のないガラス（約５０ｇ）についてアルキメデス法により測定した。
【００３１】
（結果）
各種試験結果を表に示す。なお、表２中の比較例１は一般的なソーダライムシリカガラスである。
【００３２】
表１における実施例１〜８に示すように、本発明の組成範囲内においては、歪点が５９０℃以上と十分高い上に、平均線熱膨張係数、破壊靱性ＫＩＣ、密度の値から、ディスプレイ装置用基板ガラスに好適な高耐熱性、高靭性、低密度の結果となった。
【００３３】
他方、本発明の組成範囲を外れる表２における比較例１〜４は、比較例１のソーダライムシリカガラスにおいては、密度は２．５７ｇ／ｃｍ３以下であるものの、その他の物性がディスプレイ装置用基板ガラスに好適な値ではない。また、比較例２〜４のガラスは、歪点は比較的高いものの５９０℃未満であり、その他の物性もディスプレイ装置用基板ガラスに好適な値ではない。