(57)【要約】【課題】特にディスプレイ分野において使用されるガラス基板に、高歪点ガラス基板と無アルカリガラス基板があるが、それぞれ問題点があり、広い分野に使用できるガラス基板がない。【解決手段】実質的に重量％表示で、ＳｉＯ２が５０〜６５、Ａｌ２Ｏ３が５〜１５、Ｂ２Ｏ３が３〜１０、Ｌｉ２Ｏが０〜３、Ｎａ２Ｏが０〜５、Ｋ２Ｏが０〜６、Ｒ２Ｏ（ただし、ＲはＬｉ、Ｎａ、Ｋ）が１〜８、ＭｇＯが０〜５、ＣａＯが５〜１５、ＳｒＯが０〜１５、ＢａＯが０〜２０、Ｒ’Ｏ（ただし、Ｒ’はＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）が１４〜３２、であるディスプレイ装置用基板ガラス。  ３０〜３００℃における平均線膨張係数が５０〜７０（×１０−７／℃）、歪点が５５０℃以上、密度が２．８ｇ／ｃｍ３以下である特徴も持つ。【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５０〜６５、Ａｌ２Ｏ３が５〜１５、Ｂ２Ｏ３が３〜１０、Ｌｉ２Ｏが０〜３、Ｎａ２Ｏが０〜５、Ｋ２Ｏが０〜６、Ｒ２Ｏ（ただし、ＲはＬｉ、Ｎａ、Ｋ）が１〜８、ＭｇＯが０〜５、ＣａＯが５〜１５、ＳｒＯが０〜１５、ＢａＯが０〜２０、Ｒ’Ｏ（ただし、Ｒ’はＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）が１４〜３２、であるディスプレイ装置用基板ガラス。
【請求項２】
３０〜３００℃における平均線膨張係数が５０〜７０（×１０−７／℃）であることを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ装置用基板ガラス。
【請求項３】
歪点が５５０℃以上であることを特徴とする請求項１及び２に記載のディスプレイ装置用基板ガラス。
【請求項４】
密度が２．８ｇ／ｃｍ３以下であることを特徴とする請求項１乃至３に記載のディスプレイ装置用基板ガラス。
【請求項５】
溶融温度（粘性がlogη＝２．０の時の温度（℃））が１５５０℃以下であることを特徴とする請求項１乃至４に記載のディスプレイ装置用基板ガラス。
【請求項６】
ＪＩＳ  Ｒ３５０２規格のアルカリ溶出試験において、Ｎａ２Ｏ換算したアルカリ溶出量が０．０３（ｍｇ／５０ｍL）以下であることを特徴とする請求項１乃至５に記載の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、軽量でかつ耐久性に優れた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高歪点ガラス、ＬＣＤ製造分野においては無アルカリガラスが使用されてきた。
【０００３】
ＰＤＰ製造分野においては、ソーダライムシリカガラスと同様なアルカリ・アルカリ土類・シリカ系ガラスが使用され、そのガラスは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である（特許文献１〜３参照）。
【０００４】
これらのガラスを用いた基板は、ディスプレイパネルの製造工程において、熱膨張係数がソーダライムシリカガラスに近いため、熱収縮が大きく、パネル製造工程において熱変形が多いという問題点がある。
【０００５】
一方、ＬＣＤ製造分野においては、アルカリ金属酸化物を含まない無アルカリガラスが使用されている。これはＬＣＤ製造工程中の各種熱処理中にガラスから電極側へアルカリイオンが移動するのを嫌うためである（特許文献４、５参照）。このようなガラスを用いた基板は、ディスプレイパネルの製造工程において、３０〜３００℃における平均線膨張係数が４０×１０−７／℃以下と小さく、歪点も６４０℃以上と高いため、熱収縮は小さい。
【特許文献１】特開平１０−０４５４２３号公報
【特許文献２】特開平１１−２４０７３５号公報
【特許文献３】特開２０００−１０３６３８号公報
【特許文献４】特開２００２−０２９７７６号公報
【特許文献５】特開２００２−３０８６４３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、上記特開平１０−０４５４２３号公報、特開平１１−２４０７３５号公報及び特開２０００−１０３６３８号公報に記載のものは、ディスプレイパネルの製造工程において、熱膨張係数がソーダライムシリカガラスに近いため、熱収縮が大きく、パネル製造工程において熱変形が多いという問題点がある。
【０００７】
また、上記特開２００２−０２９７７６号公報及び特開２００２−３０８６４３号公報に記載のものは、アルカリ金属酸化物を含まないため溶融温度が１５９０℃あるいはそれ以上にもなることから主にフュージョン法で生産されており、生産性が悪いという問題点がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、実質的に重量％表示で、ＳｉＯ２が５０〜６５、Ａｌ２Ｏ３が５〜１５、Ｂ２Ｏ３が３〜１０、Ｌｉ２Ｏが０〜３、Ｎａ２Ｏが０〜５、Ｋ２Ｏが０〜６、Ｒ２Ｏ（ただし、ＲはＬｉ、Ｎａ、Ｋ）が１〜８、ＭｇＯが０〜５、ＣａＯが５〜１５、ＳｒＯが０〜１５、ＢａＯが０〜２０、Ｒ’Ｏ（ただし、Ｒ’はＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）が１４〜３２、であるディスプレイ装置用基板ガラスである。
【０００９】
また本発明は、３０〜３００℃における平均線膨張係数が５０〜７０（×１０−７／℃）であることを特徴とする上記のディスプレイ装置用基板ガラスである。
【００１０】
また本発明は、歪点が５５０℃以上であることを特徴とする上記のディスプレイ装置用基板ガラスである。
【００１１】
また本発明は、密度が２．８ｇ／ｃｍ３以下であることを特徴とする上記のディスプレイ装置用基板ガラスである。
【００１２】
また本発明は、溶融温度（粘性がlogη＝２．０の時の温度（℃））が１５５０℃以下であることを特徴とする上記のディスプレイ装置用基板ガラスである。
【００１３】
さらに本発明は、ＪＩＳ  Ｒ３５０２規格のアルカリ溶出試験において、Ｎａ２Ｏ換算したアルカリ溶出量が０．０３（ｍｇ／５０ｍL）以下であることを特徴とする上記のディスプレイ装置用基板ガラスである。
【００１４】
本発明のガラスは熱膨張係数が高歪点ガラスよりも低く、無アルカリガラスよりも高いガラスである。
【００１５】
ＰＤＰ製造工程において本発明のガラスを用いた基板は、熱膨張係数が低いために熱変形が少なく、またパネルを構成する他の部材との熱膨張の整合性も低い分には大きな問題とはならない。
【００１６】
一方、ＬＣＤ製造工程において本発明のガラスを用いた場合も、上と同様の理由で基板の反りや収縮が起こりにくい上、アルカリイオンが溶出しにくい特性を有するために熱処理中のアルカリイオンの移動が抑制される。また、ＬＣＤ業界はコスト面からいかに大きなガラス基板を扱えるかが最も重要な課題であるが、本発明のガラスは溶融温度が従来の高歪点ガラス程度でＦＬ法での製造に適しているため、生産性が高く、大面積化も容易である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のガラスはＰＤＰとＬＣＤ用ガラス基板の問題点をそれぞれ改善でき、かつ中間的な特性を持つため、両方に使用することが出来るものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明は、実質的に重量％表示で、ＳｉＯ２が５０〜６５、Ａｌ２Ｏ３が５〜１５、Ｂ２Ｏ３が３〜１０、Ｌｉ２Ｏが０〜３、Ｎａ２Ｏが０〜５、Ｋ２Ｏが０〜６、Ｒ２Ｏ（ただし、ＲはＬｉ、Ｎａ、Ｋ）が１〜８、ＭｇＯが０〜５、ＣａＯが５〜１５、ＳｒＯが０〜１５、ＢａＯが０〜２０、Ｒ’Ｏ（ただし、Ｒ’はＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）が１４〜３２、であるディスプレイ装置用基板ガラスである。
【００１９】
ＳｉＯ２はガラスの主成分であり、重量％において５０％未満ではガラスの耐熱性または化学的耐久性を悪化させる。他方、６５％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、５０〜６５％、好ましくは５５〜６０％の範囲とする。
【００２０】
Ａｌ２Ｏ３は、歪点を高くし、化学的耐久性を向上する成分である。重量％において５％未満ではガラスの耐熱性または化学的耐久性を悪化させる。他方、１５％を超えるとガラスの溶融温度が高くなり、ガラスの溶融が困難になる。従って５〜１５％の範囲が好ましい。
【００２１】
Ｂ２Ｏ３は、ガラス溶解時の融剤として作用し、溶解温度を下げる。また、化学的耐久性を向上する成分である。重量％において３％未満ではガラスの溶解が困難となり、または化学的耐久性を悪化させる。他方、１０％を超えると失透傾向が増加しガラスの成型が困難となる。従って３〜１０％の範囲が好ましい。さらに望ましくは５〜６％の範囲である。
【００２２】
Ｎａ２Ｏは、Ｋ２Ｏとともにガラス溶解時の融剤として作用する。５％を超えると化学的耐久性が悪くなる。従って５％以下とする。
【００２３】
Ｌｉ２Ｏは、Ｎａ２Ｏと同様の作用効果を示し、その効果も著しく、溶解温度を下げるが歪点も下げる。３％を超えると歪点が低くなり耐熱性が悪くなる。従って、３％以下が望ましい。
【００２４】
Ｋ２Ｏも、Ｎａ２Ｏと同様の作用効果を示す。６％を超えると化学的耐久性が悪くなる。従って、６％以下とする。
【００２５】
前記アルカリ成分Ｒ２Ｏ（Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ）の量に関して、その合量を１．０〜８％にすることにより、高温粘度および化学的耐久性を適切な範囲に維持することができる。アルカリ成分の合量が１．０％未満ではガラス融液の高温粘度が高くなり、ガラス溶解が困難となる。８％を超えると化学的耐久性が悪くなる。従って、１．０〜８％の範囲とするものである。
【００２６】
ＭｇＯ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。５％を超えるとガラスの失透傾向が増大し溶融ガラスの成形が困難になる。ＭｇＯは５％以下とする。
【００２７】
ＣａＯは、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、ガラスの熱膨張係数を上昇させる作用を有する。５％未満ではガラスの熱膨張係数が低くなりすぎる。他方、１５％を超えると失透傾向が大きくなり、溶融ガラスの成形が困難になる。従って５〜１５％の範囲とする。
【００２８】
ＳｒＯ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。１５％を超えると密度が高くなり過ぎるので、１５％以下が望ましい。
【００２９】
ＢａＯは、必須成分ではないが、ガラス融液の失透傾向を抑制する作用を有する。２０％を超えると密度が上昇するので、２０％以下が望ましい。
【００３０】
さらに、上記組成範囲内において、二価の金属酸化物Ｒ’Ｏ（Ｒ’は、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）の合計量を１４〜３２％の範囲とすることによって、ガラスの溶融性を良好な範囲に維持しつつ、粘度―温度勾配を適度としてガラスの成形性を良好とし、耐熱性、化学的耐久性等に優れ、適切な範囲の熱膨張係数を有するガラスを得ることができる。Ｒ’Ｏの合計が１４％未満では、高温粘度が上昇してガラスの溶融と成形が困難となる。また、歪点が下がり過ぎる上に、熱膨張係数が低下する。一方、３２％を超えると、特に密度が上昇するとともに失透傾向が増大し、化学的耐久性が低下する。より好ましい範囲は、２７〜３１％である。
【００３１】
ＺｒＯ２は、必須成分ではないが、ガラスの歪点を上昇させ、またガラスの化学的耐久性を向上させる効果を有する。しかし、５％を超えると失透傾向が増加し、ガラス成型が困難となるので５％以下が好ましい。
【００３２】
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合量で１％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。
【００３３】
また、本発明は３０〜３００℃における平均線膨張係数が５０〜７０（×１０−７／℃）であることを特徴とする上記のディスプレイ装置用基板ガラスである。
【００３４】
熱膨張係数はガラスの耐熱性を示す特性であり、７０×１０−７／℃を超えるとディスプレイパネルの製造工程において熱変形が大きくなりすぎるため不適である。したがって、７０×１０−７／℃以下、好ましくは６５×１０−７／℃以下が適当である。
【００３５】
また、歪点が５５０℃以上であることを特徴とする上記のディスプレイ装置用基板ガラスである。歪点もガラスの耐熱性を示す特性であり、低いとディスプレイパネル製造工程において熱変形が大きくなりすぎるため、５５０℃以上が適当である。
【００３６】
また、密度が２．８ｇ／ｃｍ３以下であることを特徴とする上記のディスプレイ装置用基板ガラスである。密度が２．８ｇ／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。
【００３７】
また、溶融温度（粘性がlogη＝２．０の時の温度（℃））が１５５０℃以下であることを特徴とする上記のディスプレイ装置用基板ガラスである。溶融温度が１５５０℃を超えると、原料の溶融及びガラスの成形が困難になる。
【００３８】
さらに、ＪＩＳ  Ｒ３５０２規格のアルカリ溶出試験において、Ｎａ２Ｏ換算したアルカリ溶出量が０．０３（ｍｇ／５０ｍL）以下であることを特徴とする上記のディスプレイ装置用基板ガラスである。アルカリ溶出量はガラスの耐久性を示す特性であり、多くなると製造工程内で基板の劣化が起こる。従って、０．０３ｍｇ／５０ｍL以下とする。
【実施例１】
【００３９】
以下、実施例に基づき、説明する。
【００４０】
（ガラスの作成）
珪砂、酸化アルミニウム、炭酸リチウム、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、５５０〜６００℃に保持した電気炉に移入して該炉内で徐冷した。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。
【００４１】
原料調合に基づくガラスの組成（酸化物換算）を表１に示す。これらのガラスについて、３０〜３００℃の平均線膨張係数（１０−７／℃）、溶融温度・作業温度（℃）、歪点（℃）、密度（ｇ／ｃｍ３）、およびアルカリ溶出量（ｍｇ）を以下の方法により測定した。
【００４２】
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℃における平均線膨張係数を測定した。溶融温度・作業温度は球引き上げ粘度計（オプト企業製）を用いて球引き上げ法によりlogη＝２．０、４．０の温度をそれぞれ溶融温度・作業温度として測定した。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。密度は、泡の無いガラス（約５０ｇ）を用いてアルキメデス法により測定した。アルカリ溶出量はＪＩＳ Ｒ３５０２(化学分析用ガラス器具の試験方法)に記載のアルカリ溶出試験法により測定した。
【００４３】
【表１】
2007284307.tif 000002
【００４４】
【表２】
2007284307.tif 000003
【００４５】
【表３】
2007284307.tif 000004
【００４６】
【表４】
2007284307.tif 000005
【００４７】
（結果）
表１〜３中の実施例１〜１９は本発明におけるガラスであり、表４は比較例である。比較例１はソーダライムシリカガラスである。比較例２、３は従来の高歪点ガラスであり、比較例４は従来の無アルカリガラスである。比較例１のソーダライムシリカガラスおよび比較例２、３の高歪点ガラスにおいては、密度、適切の値であるものの、熱膨張係数がいずれも６５×１０−７/℃以上であり、アルカリ溶出量が０．０３ｍｇよりも多い。また、比較例４の無アルカリガラスにおいては、密度、歪点が適切の値であるものの、熱膨張係数が６０×１０−７／℃以下であり、溶融温度が１６９０℃以上と著しく高い。
【００４８】
これらに対して実施例１〜１９のガラスは、熱膨張係数が５０〜７０×１０−７/℃の範囲内である上に、密度、歪点、溶融温度、とアルカリ溶出量が所望の値である。従って、本願発明のガラスは、従来の高歪点ガラスと同等の密度、歪点を有する上に、熱膨張係数が高歪点ガラスよりも低いことから、従来の高歪点ガラスに較べて、ディスプレイパネル製造工程における熱処理工程でのガラス基板の熱変形が少なく、また熱応力の発生が小さいことは明白である。
【００４９】
また、従来の無アルカリガラスに比べて、ディスプレイパネル製造工程における熱処理工程でのガラス基板の熱変形は同等程度である上、アルカリイオンが溶出しにくく、溶解温度が低くＦＬ法等で製造できるため、生産性が向上し、かつ大面積化が容易であることは明白である。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、ＰＤＰやＬＣＤ等の従来のディスプレイパネル用途だけでなく、熱処理工程の必要な電子材料分野全体に利用できるものである。