(57)【要約】【課題】  熱処理工程において、熱収縮や割れが起こりにくく、フリットシールすることが可能な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事である。【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、質量百分率で、ＳｉＯ2  ５０〜６５％、Ａｌ2Ｏ3  ５〜１４％、Ｂ2Ｏ3  ０〜４％、ＭｇＯ  ０〜４％、ＣａＯ  １〜６％、ＳｒＯ  ８〜２０％、ＢａＯ  ５〜１５％、Ｎａ2Ｏ  ０〜８％、Ｋ2Ｏ  ０〜１０％、Ｒ2Ｏ（Ｒ2ＯはＮａ2Ｏ、Ｋ2Ｏの合量を表わす）  １〜１２％、ＺｒＯ2  ０〜７％、Ｐ2Ｏ5  ０〜０．５％を含有し、（ＳｒＯ＋ＢａＯ）／ＲＯ（ＲＯはＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯの合量を表わす）の値が０．６〜０．９７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  ５０〜６５％、Ａｌ2Ｏ3  ５〜１４％、Ｂ2Ｏ3  ０〜４％、ＭｇＯ  ０〜４％、ＣａＯ  １〜６％、ＳｒＯ  ８〜２０％、ＢａＯ  ５〜１５％、Ｎａ2Ｏ  ０〜８％、Ｋ2Ｏ  ０〜１０％、Ｒ2Ｏ（Ｒ2ＯはＮａ2Ｏ、Ｋ2Ｏの合量を表わす）  １〜１２％、ＺｒＯ2  ０〜７％、Ｐ2Ｏ5  ０〜０．５％を含有し、（ＳｒＯ＋ＢａＯ）／ＲＯ（ＲＯはＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯの合量を表わす）の値が０．６〜０．９７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】
３０〜３８０℃における熱膨張係数が５５〜７５×１０-7／℃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。
【請求項３】
液相粘度が１０4.0ｄＰａ・ｓ以上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。
【請求項４】
歪点が６００℃以上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用ガラス基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電界放射型ディスプレイは、薄型軽量で、低電力で表示が鮮明であり、画像の微細化が容易であるため高品位画像が実現でき、フルカラー化が可能であるなど、多くの利点を有するため、今後表示装置として益々普及する傾向にある。
【０００３】
例えば、電界放射型ディスプレイは、透明電極や蛍光体が形成された前面ガラス基板と、カソード電極、ゲート電極、冷陰極（エミッタ）、絶縁膜等が形成された背面ガラス基板とを対向させて、ガラス基板の周囲をフリットシールし、パネル内部を真空にすることで作製される。そして、冷陰極から放出される電子線を蛍光体にあてることで発光させて映像を映し出す。
【０００４】
この種のガラス基板の表面には、透明電極、絶縁膜等の様々な膜やエミッタ等が成膜され、しかもフォトリソグラフィーエッチング（フォトエッチング）によって種々の回路やパターンが形成される。これらの成膜、フォトエッチング工程において、ガラス基板には、種々の熱処理や薬品処理が施される。それ故、電界放射型ディスプレイに使用されるガラス基板には、耐熱性や耐薬品性が求められる。
【０００５】
耐熱性や耐薬品性を有するガラス基板として、ソーダガラスや高歪点ガラスや無アルカリガラスがある。（特許文献１、２参照）これらのガラスは、プラズマディスプレイや液晶ディスプレイのガラス基板として使用され、ディスプレイ用途としての実績もあり、安価に供給できることから、電界放射型ディスプレイのガラス基板として使用することが検討されている。
【特許文献１】特開平８−２９０９３９号公報
【特許文献２】特開平１１−２９２５６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ソーダガラスや高歪点ガラス、無アルカリガラスは何れも電界放射型ディスプレイ用ガラス基板として開発されたものではないため、電界放射型ディスプレイ用のガラス基板として使用すると、様々な問題が発生する。
【０００７】
プラズマディスプレイに使用されているソーダガラスや高歪点ガラスを電界放射型ディスプレイ用ガラス基板として使用した場合、これらのガラス基板は、隔壁及び誘電体と熱膨張係数が整合するように設計されているため、熱膨張係数が８０×１０-7／℃と大きく、熱処理工程で割れが生じやすい。また、ガラス基板がソーダ石灰ガラスの場合、歪点が低く、熱収縮が起こる。
【０００８】
一方、液晶ディスプレイに使用されている無アルカリガラスを電界放射型ディスプレイ用ガラス基板として使用した場合、熱膨張係数が低いため、熱処理工程での割れの問題も解決できる。しかし、前面ガラス基板と背面ガラス基板とを封着する際に用いるガラスフリットの熱膨張係数を無アルカリガラスの熱膨張係数まで低下させることは困難で、両者の熱膨張係数の差が大きく異なり、良好にフリットシールができず、長期に亘って気密性を維持することができなくなり、パネル内部を真空に保つことができないという問題がある。
【０００９】
本発明の目的は、熱処理工程において、熱収縮や割れが起こりにくく、フリットシールすることが可能な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事である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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  ５０〜６５％、Ａｌ2Ｏ3  ５〜１４％、Ｂ2Ｏ3  ０〜４％、ＭｇＯ  ０〜４％、ＣａＯ  １〜６％、ＳｒＯ  ８〜２０％、ＢａＯ  ５〜１５％、Ｎａ2Ｏ  ０〜８％、Ｋ2Ｏ  ０〜１０％、Ｒ2Ｏ（Ｒ2ＯはＮａ2Ｏ、Ｋ2Ｏの合量を表わす）  １〜１２％、ＺｒＯ2  ０〜７％、Ｐ2Ｏ5  ０〜０．５％を含有し、（ＳｒＯ＋ＢａＯ）／ＲＯ（ＲＯはＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯの合量を表わす）の値が０．６〜０．９７であることを特徴とする。
【発明の効果】
【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、液相粘度が高く、成形性に優れている。また、歪点が高く熱処理工程での割れや熱収縮の発生を抑えることができ、しかも、良好にフリットシールが行えるため、電界放射型ディスプレイに使用される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】
【００１２】
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。
【００１３】
ＳｉＯ2は、ガラスのネットワークフォーマーである。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良好なフリットシールが得難くなる。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。ＳｉＯ2の含有量が５０〜６５％であれば、ガラスの溶融性や成形性を悪化させることなく、良好なフリットシールが可能となる熱膨張係数を有し、耐熱衝撃性に優れたガラスを得ることができる。好ましい範囲は５１〜６０％であり、より好ましくは５２〜５８％である。
【００１４】
Ａｌ2Ｏ3は、ガラスの歪点を高くする成分である。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良好なフリットシールが得難くなる。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。Ａｌ2Ｏ3の含有量が５〜１４％であれば、ガラスの溶融性や成形性を悪化させることなく、良好なフリットシールが可能となる熱膨張係数を有し、耐熱衝撃性に優れたガラスを得ることができる。好ましい範囲は７．５〜１３％であり、より好ましくは９〜１２．５％である。
【００１５】
Ｂ2Ｏ3は、ガラスの粘性を低下させてガラスの溶融性を高める成分である。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、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。Ｂ2Ｏ3の含有量が４％以下であれば、ガラスの歪点を低下させることなく、ガラスの溶融性を高めることができる。好ましい範囲は３％以下であり、より好ましくは２％以下である。
【００１６】
ＭｇＯは、ガラスの高温粘度を著しく低下させて溶融性と成形性を高める成分である。含有量が多くなると、ガラスが失透しやくなる。ＭｇＯの含有量が４％以下であれば、ガラスの失透性を強めることなく、高温粘度を低くでき、溶融性と成形性を向上することができる。好ましい範囲は２．５％以下であり、より好ましくは１．９％以下である。
【００１７】
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。含有量が多くなると、ガラスが失透しやすくなる。一方、含有量が低くなると、前記効果が得難くなる。ＣａＯの含有量が１〜６％であれば、ガラスの失透性を強めることなく、高温粘度を低くでき、溶融性と成形性を向上させることができる。好ましい範囲は１〜５％であり、より好ましくは２〜４％である。
【００１８】
ＳｒＯは、ガラスの高温粘度を低下させるとともに液相粘度を高めて溶融性や成形性を高める成分である。含有量が多くなると、ガラスが失透しやすくなる。一方、含有量が少なくなると、前記効果が得にくくなる。ＳｒＯの含有量が８〜２０％であれば、ガラスの失透性を強めることなく、高温粘度を低下させるとともに液相粘度を高くでき、溶融性と成形性を向上させることができる。好ましい範囲は８．５〜１８％であり、より好ましくは９〜１７％である。
【００１９】
ＢａＯは、ＳｒＯと同様にガラスの高温粘度を低下させるとともに液相粘度を高めて溶融性や成形性を高める成分である。含有量が多くなると、ガラスが失透しやすくなる。一方、含有量が少なくなると、前記効果が得にくくなる。ＢａＯの含有量が５〜１５％であれば、ガラスの失透性を強めることなく、高温粘度を低下させるとともに液相粘度を高くでき、溶融性と成形性を向上させることができる。好ましい範囲は６〜１４％であり、より好ましくは７〜１３％である。
【００２０】
尚、ガラスの液相粘度を高めて、成形性を向上させるためには、（ＳｒＯ＋ＢａＯ）／ＲＯ（ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯの合量）の値を、０．６０〜０．９７にする必要がある。この値が大きくなると、ＳｒＯやＢａＯに起因する失透ブツが析出しやすくなり、液相粘度が低下して成形性が低下する傾向にある。一方、この値が小さくなると、ＭｇＯやＣａＯに起因する失透ブツが析出しやすくなり、液相粘度が著しく低下して成形性が低下する傾向にある。好ましい範囲は０．７０〜０．９５であり、より好ましくは０．８０〜０．９４である。
【００２１】
Ｎａ2Ｏは、ガラスの熱膨張係数を制御したり、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。含有量が多くなると、熱膨張係数が大きくなりガラスの耐熱衝撃性が低下する。また、ガラスの歪点が低下する傾向にある。そのため、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。Ｎａ2Ｏの含有量が８％以下であれば、歪点を低下させることなく、周辺材料と整合する熱膨張係数を有し、耐熱衝撃性に優れたガラスを得ることができる。好ましい範囲は５％以下であり、より好ましくは４％以下である。
【００２２】
Ｋ2Ｏは、Ｎａ2Ｏと同様にガラスの熱膨張係数を制御したり、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。含有量が多くなると、熱膨張係数が大きくなりガラスの耐熱衝撃性が低下する。また、ガラスの歪点が低下する傾向にある。そのため、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。Ｋ2Ｏの含有量が１０％以下であれば、歪点を低下させることなく、周辺材料と整合する熱膨張係数を有し、耐熱衝撃性に優れたガラスを得ることができる。好ましい範囲は１〜９％であり、より好ましくは２〜８％である。
【００２３】
尚、ガラスの耐熱衝撃性やガラスの歪点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るには、Ｎａ2Ｏ及びＫ2Ｏの合量であるＲ2Ｏを、１〜１２％にする必要がある。Ｒ2Ｏの含有量が多くなると、ガラスの熱膨張係数が大きくなりガラスの耐熱衝撃性が著しく低下する。また、ガラスの歪点が著しく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。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、ガラスフリットの熱膨張係数との差が大きく異なり、良好にフリットシールができなくなる。好ましい範囲は２〜１１％であり、より好ましくは３〜１０．５％である。
【００２４】
ＺｒＯ2は、ガラスの歪点を高める成分である。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。ＺｒＯ2の含有量が７％以下であれば、他の特性に悪影響を与えることなく、ガラスの歪点を上昇させることができる。好ましい範囲は５％以下であり、より好ましくは４．５％以下である。
【００２５】
Ｐ2Ｏ5は、ガラスの失透を抑える成分である。Ｐ2Ｏ5の含有量が多くなると、ガラスが乳白しやすくなる。含有量が０．５％以下であれば、ガラスを乳白させることなく、ガラスの失透を抑える効果を得ることができる。好ましい範囲は０．４％以下、より好ましくは含有しないことである。
【００２６】
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。
【００２７】
また、本発明において、良好にフリットシールが行え、ディスプレイ装置を製造する際の成膜等の熱処理工程での割れの発生を抑えるために、ガラスの熱膨張係数を５５〜７５×１０-7／℃（より好ましくは６０〜７０×１０-7／℃）にすることが好ましい。
【００２８】
また、溶融ガラスをフロート法、スロットダウンドロー法、ロールアウト法を用いて、ガラス基板を安く大量に製造するためには、ガラスの液相粘度を１０4.0ｄＰａ・ｓ以上にすることが好ましい。尚、ガラスの液相粘度を１０5.3Ｐａ・ｓ以上にすれば、ガラス基板の表面を研磨しなくても高品位なガラス基板が得られるオーバーフローダウンドロー法で成形することができる。
【００２９】
更に、ディスプレイ装置を製造する際の成膜等の熱処理工程で、ガラス基板の熱収縮を起こしにくくするには、ガラスの歪点を６００℃以上（より好ましくは６２０℃以上）にすることが好ましい。
【００３０】
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。
【００３１】
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で１４５０〜１６００℃の温度で溶融する。その後、溶融ガラスを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、フロート法、ロールアウト法等の方法で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。
【実施例】
【００３２】
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
【００３３】
表１〜３は本発明の実施例（試料Ｎｏ．１〜１９）を、表４は比較例（試料Ｎｏ．２０〜２２）をそれぞれ示している。
【００３４】
【表１】
2005089286.tif 000002
【００３５】
【表２】
2005089286.tif 000003
【００３６】
【表３】
2005089286.tif 000004
【００３７】
【表４】
2005089286.tif 000005
【００３８】
表中の各試料は、次のようにして作製した。
【００３９】
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２ｍｍ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ガラス試料を作製した。
【００４０】
このようにして作製した各試料について、熱膨張係数、歪点、徐冷点、１０2.5〜１０4.0ｄＰａ・ｓに相当する温度、液相温度、液相粘度及び密度について測定した。結果を表に示す。
【００４１】
表から明らかなように、実施例である試料Ｎｏ．１〜１９の各試料は、熱膨張係数が６０〜７０×１０-7／℃であるため、良好にフリットシールが行え、しかも、熱処理工程で割れが発生しにくい。また、歪点が６３０℃以上と高く、熱処理工程でのガラス基板の熱収縮や変形を抑えることができる。更に、液相粘度が１０5.1ｄＰａ・ｓ以上であり、成形性に優れている。
【００４２】
これに対し、比較例である試料Ｎｏ．２０は、熱膨張係数が８５×１０-7／℃と大きく、熱処理工程において割れが生じやすい。しかも、歪点が５１０℃と低く、耐熱性に劣っていた。また、試料Ｎｏ．２１は、液相温度が１２００℃と高かった。また、試料Ｎｏ．２２は、熱膨張係数が３５×１０-7／℃と低いため、フリットシールを良好に行うことができないことが予想される。
【００４３】
尚、熱膨張係数は、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ものである。
【００４４】
歪点及び徐冷点については、ＡＳＴＭ  Ｃ３３６−７１の方法に基づいて測定した。尚、歪点が高いほど、耐熱性が良いことを示す。
【００４５】
軟化点については、ＡＳＴＭ  ３３８−９３の方法に基づいて測定をおこなった。
【００４６】
１０2.5〜１０4.0ｄＰａ・ｓに相当する温度については、白金球引き上げ法で測定した。
【００４７】
液相温度及び液相粘度については、各試料をそれぞれ３００〜５００μｍの大きさに粉砕し、これを白金製のボートに入れて９００〜１３００℃の温度勾配炉に移して２４時間保持した。その後、白金製のボートからガラスを取り出し、偏光顕微鏡で観察し、結晶の析出し始めた温度を測定し、この温度を液相温度とした。また、液相粘度については、上記の方法で求めた粘度から粘度曲線を作成し、液相温度に相当するガラスの粘度を液相粘度とした。尚、液相粘度の値は大きい方が成形しやすいことを示す。
【００４８】
密度については、周知のアルキメデス法によって測定した。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
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、電界放射型ディスプレイ用途に限られるものではなく、例えば、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。