(57)【要約】【課題】  溶融や成形が容易であり、耐クラック性に優れ、しかも、周辺材料と整合性がとりやすい熱膨張係数を有する高歪点ガラスからなる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、質量百分率で、ＳｉＯ2  ５４超〜７０％、Ａｌ2Ｏ3  ０〜５％未満、ＭｇＯ  ７超〜１５％、ＣａＯ  ０〜７％未満、ＳｒＯ  ０〜２０％、ＢａＯ  ０〜２０％、ＲＯ（ＲＯはＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯを表わす）  １９超〜２５％、Ｎａ2Ｏ  ０〜１０％、Ｋ2Ｏ  ０〜１５％、ＺｒＯ2  ０〜１０％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  ５４超〜７０％、Ａｌ2Ｏ3  ０〜５％未満、ＭｇＯ  ７超〜１５％、ＣａＯ  ０〜７％未満、ＳｒＯ  ０〜２０％、ＢａＯ  ０〜２０％、ＲＯ（ＲＯはＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯを表わす）  １９超〜２５％、Ｎａ2Ｏ  ０〜１０％、Ｋ2Ｏ  ０〜１５％、ＺｒＯ2  ０〜１０％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８０〜１００×１０-7／℃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。
【請求項３】
歪点が５７０℃以上であり、１０4ｄＰａ・ｓの粘度に相当するガラス融液の温度が１１５０℃未満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。
【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、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誘電体層を形成し、また、背面ガラス基板表面には、Ａｌ、Ａｇ、Ｎｉ等からなる電極が形成された背面ガラス基板表面に背面誘電体材料と隔壁材料を塗布し隔壁を形成してから、それぞれ５００〜６００℃程度の温度で焼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、ガラス基板の体積電気抵抗率、熱変形及び熱収縮の問題を解決するために、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高歪点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、一般に、高歪点ガラスは、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、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、溶融や成形が容易であり、しかも、周辺材料と整合性がとりやすい熱膨張係数を有する高歪点ガラスからなる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、質量百分率で、ＳｉＯ2  ５４超〜７０％、Ａｌ2Ｏ3  ０〜５％未満、ＭｇＯ  ７超〜１５％、ＣａＯ  ０〜７％未満、ＳｒＯ  ０〜２０％、ＢａＯ  ０〜２０％、ＲＯ（ＲＯはＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯを表わす）  １９超〜２５％、Ｎａ2Ｏ  ０〜１０％、Ｋ2Ｏ  ０〜１５％、ＺｒＯ2  ０〜１０％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、高温粘度を低くしているため、優れた溶融性及び成形性を有するガラス基板を得ることができる。具体的には、１０4ｄＰａの粘度に相当するガラス融液の温度を１１５０℃以下（好ましくは１１４５℃以下）にしている。尚、この温度が１１５０℃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の粘度に相当するガラス融液の温度を１１５０℃以下にするには、Ａｌ2Ｏ3の含有量を減らし、ＲＯ（ＲＯはＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯを表わす）を増加することで調整することができる。しかし、Ａｌ2Ｏ3の含有量が少なくなると、ガラスの歪点が低下する。また、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。
【００１３】
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、耐クラック性への悪影響が小さく、しかも、ガラスの歪点を上昇させる成分であるＭｇＯを７質量％より多く含有させている。更に、ＲＯの含有量を１９超〜２５質量％に厳密に調整すると共に、Ａｌ2Ｏ3の含有量を５質量％未満に抑えることで、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。このようにすることで、耐クラック性を維持しながら、優れた溶融性及び成形性を有する高歪点ガラスからなるガラス基板を得ることができる。
【００１４】
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。
【００１５】
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５４超〜７０％、好ましくは５８〜６８％、より好ましくは６０〜６６％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。
【００１６】
Ａｌ2Ｏ3は、ガラスの歪点を高くする成分である。その含有量は０〜５％未満、好ましくは０〜４％、より好ましくは０．１〜３％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。
【００１７】
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７超〜１５％、好ましくは７超〜１３％、より好ましくは７超〜１０％未満である。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。
【００１８】
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０〜７％未満、好ましくは０〜６％、より好ましくは０〜５％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。
【００１９】
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０〜２０％、好ましくは０〜１５％、より好ましくは０〜１１％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。
【００２０】
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０〜２０％、好ましくは０〜１０％、より好ましくは０〜５％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。
【００２１】
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、１９超〜２５％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１９超〜２４％であり、より好ましくは１９超〜２３％である。
【００２２】
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。その含有量は０〜１０％、好ましくは０〜６％、より好ましくは０〜５％である。Ｎａ2Ｏの含有量が多くなると、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。また、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】
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。その含有量は０〜１５％、好ましくは７〜１４％、より好ましくは９〜１３％である。Ｋ2Ｏの含有量が多くなると、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。また、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】
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０．１〜４％、より好ましくは０．１〜３％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。
【００２５】
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。
【００２６】
また、本発明において、ガラスの熱膨張係数を８０〜１００×１０-7／℃（より好ましくは８０〜９５×１０-7／℃）にすることが好ましい。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。
【００２７】
また、ガラスの歪点を５７０℃以上（より好ましくは５７５℃以上）にすることが好ましい。尚、ガラスの歪点が５７０℃より低くなると、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。
【００２８】
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。
【００２９】
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、ガラス原料を加熱溶融し、脱泡した後、成形装置に供給し、溶融ガラスを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。
【００３０】
尚、ガラス基板の成形方法としては、フロート法、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があるが、フロート法で板状に成形することが好ましい。その理由は、フロート法の場合、比較的安価に大型のガラス基板を得やすいためである。
【実施例】
【００３１】
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。
【００３２】
表１は、本発明の実施例（試料Ｎｏ．１〜４）及び比較例（試料Ｎｏ．５、６）を示すものである。尚、試料Ｎｏ．６は、従来から使用されている高歪点ガラスである。
【００３３】
【表１】
2005162536.tif 000002
【００３４】
表中の各試料は、次のようにして作製した。
【００３５】
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。
【００３６】
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の粘度に相当するガラス融液の温度及びクラック抵抗を測定し、表に示した。
【００３７】
表から明らかなように、実施例である試料Ｎｏ．１〜４の各試料は、１０4ｄＰａ・ｓに相当するガラス融液の温度は１１４０℃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おり、しかも、歪点は５７０℃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。更に、クラック抵抗は４８０ｍＮ以上であった。
【００３８】
これに対して、比較例である試料Ｎｏ．５及び６は、１０4ｄＰａ・ｓに相当するガラス融液の温度は１１６０℃以上と高く、成形性が劣っていた。
【００３９】
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。
【００４０】
また、歪点については、ＡＳＴＭ  Ｃ３３６−７１に基づいて測定した。尚、この温度は高い方が良く、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。
【００４１】
また、ガラスの粘度が１０4ｄＰａ・ｓに相当するガラス融液の温度は、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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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】
【００４５】
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。