(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
実質的に重量％で、
ＳｉＯ2                       ５６〜７２、
Ａｌ2 Ｏ3                       １〜１４未満、
ＭｇＯ                          ０〜  ９、
ＣａＯ                      ０．５〜１１、
ＳｒＯ                          ０〜  ４、
ＢａＯ                          ０〜  ３、
ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ  ６〜１４未満、
Ｎａ2 Ｏ                        ０〜  ９、
Ｋ2 Ｏ                          ６〜２０、
Ｎａ2 Ｏ＋Ｋ2 Ｏ                ６〜２０、
からなり、比重が２．６未満であり、５０〜３５０℃の平均熱膨張係数が７５×１０-7〜９０×１０-7／℃であるガラス基板。
【請求項２】
脆さ指標値が７４００ｍ-1/2以下である請求項１記載のガラス基板。
【請求項３】
ガラス転移点が６００℃以上である請求項１または２記載のガラス基板。
【請求項４】
請求項１、２または３記載のガラス基板からなるプラズマディスプレイ用ガラス基板。
【請求項５】
請求項１、２、３または４記載のガラス基板を有するプラズマディスプレイパネル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フラットディスプレイ、特にプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）に用いるガラス基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＰＤＰは一般的に、基板ガラス上に金属電極、絶縁ペースト、リブペースト等を５５０〜６００℃程度の最高温度で焼成後、対向板と周囲をフリットシールすることにより製造される。従来、このための基板ガラスとして建築用または自動車用として広く用いられるソーダライムガラスが一般的に用いられてきた。
【０００３】
しかし、ソーダライムガラスのガラス転移点は５３０〜５６０℃であるため、上記の最高温度で熱処理を受けると基板ガラスが変形または収縮を起こし、寸法が著しく変化する。したがって、対向板との電極位置合わせを精度よく実現しがたいという課題があった。特に、生産性の高いベルト炉のような連続式の焼成炉を使用して製造を行う場合、焼成中にガラス板の先端と後端で温度差がつき、ガラス板が前後に非対称な寸法変化を起こすという問題があった。
【０００４】
このガラス基板の熱変形または熱収縮の問題を解決するため、熱膨張係数がソーダライムガラスと近く、ガラス転移点、歪点が高いガラスが知られている（特開平３−４０９３３、特開平７−２５７９３７）。このようなガラスを用いると、連続式の焼成炉でＰＤＰ製造の熱処理を行っても、ソーダライムガラスで問題となるような前後に非対称な寸法変化を起こしにくいため、高い精度でパネルを焼成しうる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、近年のＰＤＰの大型化により、製造工程でのハンドリングがますます困難になってきている。特に、大型基板は自重により大きな曲げ応力を受けることが多いため、わずかな傷の存在が製造工程での割れにつながる問題がある。
また、すでに提案されている組成はいずれも比重が２．６を超え、部材の軽量化が困難である問題もある。
【０００６】
本発明の目的は上記欠点を解決し、高いガラス転移点を有し、かつ５０〜３５０℃の平均熱膨張係数がソーダライムガラスと同等であるとともに、傷がつきにくく製造工程で割れにくいガラス基板を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、実質的に重量％で、
ＳｉＯ2                       ５６〜７２、
Ａｌ2 Ｏ3                       １〜１４未満、
ＭｇＯ                          ０〜  ９、
ＣａＯ                      ０．５〜１１、
ＳｒＯ                          ０〜  ４、
ＢａＯ                          ０〜  ３、
ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ  ６〜１４未満、
Ｎａ2 Ｏ                        ０〜  ９、
Ｋ2 Ｏ                          ６〜２０、
Ｎａ2 Ｏ＋Ｋ2 Ｏ                ６〜２０、
からなり、比重が２．６未満であり、５０〜３５０℃の平均熱膨張係数が７５×１０-7〜９０×１０-7／℃であるガラス基板である。また、これらガラス基板からなるプラズマディスプレイ用ガラス基板である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明における組成の限定理由は以下のとおりである。
ＳｉＯ2 はガラスの骨格をなす成分である。含有量が５６重量％（以下単に％と表記する）未満では耐熱性が劣り、また傷つきやすくなる。好ましくは６０％以上である。他方、７２％超では熱膨張係数が小さくなりすぎる。好ましくは７０％以下である。
【０００９】
Ａｌ2 Ｏ3 はガラス転移点を上げ、耐熱性を向上させるため１％以上添加される。好ましくは２％以上である。他方、１４％以上ではガラスの熔解性が低下する傾向がある。好ましくは１０％以下、特に好ましくは８％以下である。
【００１０】
ＭｇＯは必須ではないが、ガラスの熔解時の粘性を下げ、熔解を促進するため添加できる。その効果を確実にするためには１％以上、特に３％以上含有することが好ましい。他方、含有量が９％超では、熱膨張係数が大きくなり、失透温度が高くなり、かつ傷つきやすくなる傾向がある。好ましくは６％以下である。
【００１１】
ＣａＯはガラスの熔解時の粘性を下げ、熔解を促進するため０．５％以上添加される。２％以上、特に３％以上含有することが好ましい。他方、含有量が１１％超では、熱膨張係数が大きくなり、失透温度が高くなり、かつ傷つきやすくなる傾向がある。好ましくは９％以下、特に好ましくは８％以下である。
【００１２】
ＳｒＯは必須成分ではないが、ガラスの熔解時の粘性を下げ、熔解を促進する効果があるので添加できる。他方、４％超では傷つきやすくなるおそれがある。好ましくは２％以下、特に好ましくは１％以下である。
【００１３】
ＢａＯは必須成分ではないが、ガラスの熔解時の粘性を下げ、熔解を促進する効果があるので添加できる。他方、３％超では傷つきやすくなるおそれがある。好ましくは２％以下、特に好ましくは１％以下である。
【００１４】
ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯの合量は、ガラスの熔解時の粘性を下げ、熔解しやすくするため６％以上含有される。８％以上含有することが好ましい。他方、１４％以上ではガラスが傷つきやすくなり、また失透温度が高くなる傾向がある。好ましくは１３％以下である。
【００１５】
Ｎａ2 Ｏは必須成分ではないが、ガラスの熔解時の粘性を下げ、熔解を促進する効果があるため含有しうる。効果を確実にするためには１％以上含有することが好ましい。他方、９％超では熱膨張係数が大きくなりすぎ、また、化学的耐久性が低下し、電気抵抗が小さくなるおそれがある。好ましくは６％以下、より好ましくは４％以下、特に好ましくは３％以下である。
【００１６】
Ｋ2 ＯはＮａ2 Ｏと同様の効果があるので６％以上含有される。好ましくは１０％以上、より好ましくは１２％以上である。他方、２０％超では熱膨張係数が大きくなりすぎ、化学的耐久性が低下する傾向がある。好ましくは１８％以下、特に好ましくは１６％以下である。
【００１７】
Ｎａ2 ＯとＫ2 Ｏとはガラスの熔解時の粘性を下げ、熔解しやすくするため、合量で６％以上含有される。好ましくは１０％以上、特に好ましくは１２％以上である。他方、２０％超では化学的耐久性が低下し、電気抵抗が小さくなるおそれがある。好ましくは１８％以下、特に好ましくは１６％以下である。
【００１８】
本発明によるガラスは上記成分以外にガラスの熔解性、清澄性、成形性を改善するため、Ａｓ2 Ｏ3 、Ｓｂ2 Ｏ3 、Ｐ2 Ｏ5 、Ｆ、Ｃｌを合量で２重量％以下添加できる。また、ガラスの化学的耐久性の向上のため、Ｌａ2 Ｏ3 、ＴｉＯ2 、ＳｎＯ2 を合量で５重量％以下添加できる。ここで、Ａｓ2 Ｏ3 、Ｓｂ2 Ｏ3 はリサイクルを容易にするため、Ｐ2 Ｏ5 、Ｆ、Ｃｌはガラス転移点を高く維持するため、それぞれの含有量は０．５％以下が好ましく、より好ましくは実質的に含有されない、すなわち不純物の程度を超えない。
【００１９】
さらに、Ｆｅ2 Ｏ3 、ＣｏＯ、ＮｉＯ、Ｓｅ、Ｎｄ2 Ｏ3 等の着色剤を添加してガラスの色調を調整できる。この着色剤の含有量は合量で１重量％以下が好ましい。
また、ガラス転移点を上げるため、ＺｒＯ2 を微量含有させうるが、ガラスが傷つきやすくなる傾向があるため、ＺｒＯ2 の含有量は０．５％未満とする。好ましくは、不純物の程度を超えて実質的に含有されない。
【００２０】
さらに、熔解性を向上するためにＢ2 Ｏ3 を添加できる。ただし、過度の添加は、熱膨張係数を低下させるので１．５重量％未満とすることが好ましく、より好ましくは実質的に含有されない。
また、ＺｎＯを熔解性改善のために添加してもよいが、５％以上添加すると、フロートバス内で還元されて欠点を生じるおそれがある。
さらに、Ｌｉ2 Ｏを熔解性改善のために添加してもよいが、３％以上添加するとガラス転移点が低くなるおそれがある。
【００２１】
かくして得られるガラスのガラス転移点は好ましくは６００℃以上、より好ましくは６２５℃以上である。また、本発明で得られるガラスの熱膨張係数は好ましくは７５×１０-7〜９０×１０-7／℃の範囲、より好ましくは８０×１０-7〜９０×１０-7／℃の範囲にある。
【００２２】
特に、本発明にかかるガラスは脆さ指標値が７４００ｍ-1/2以下であることが好ましく、より好ましくは７３００ｍ-1/2以下である。
なお、本発明において、ガラスの脆さ指標値としてはローンらによって提案された脆さ指標値Ｂを使用する（B.R.Lawn and D.B.Marshall,J.Am. Ceram.Soc.,62［7-8］347-350(1979) ）。ここで、脆さ指標値Ｂは材料のビッカース硬さＨV と破壊靭性値ＫC から式（１）により定義される。
Ｂ＝ＨV ／ＫC     （１）
【００２３】
また、本発明のガラスは比重が２．６未満であることが好ましく、より好ましくは２．５５以下、特に好ましくは２．５以下である。
【００２４】
本発明によるガラスは、ＰＤＰ用基板として好適である。その分光透過率は４２５〜４７５ｎｍ、５１０〜５６０ｎｍ、６００〜６５０ｎｍの範囲でそれぞれ８５％以上となっていることが好ましい。これらの波長範囲での発光が効率的に表示に利用できるからである。
【００２５】
本発明のガラス基板は、例えば次のような方法で製造できる。すなわち、通常使用される各成分の原料を目標成分になるように調合し、これを熔解炉に連続的に投入し、１５００〜１６００℃に加熱して熔融する。この熔融ガラスをフロート法により所定の板厚に成形し、徐冷後切断することによって、透明なガラス基板を得る。
【００２６】
【実施例】
表１〜表３に本発明に関する実験例を示す。
各成分の原料を目標組成になるように調合し、白金るつぼを用いて１５５０〜１６５０℃に加熱し４〜５時間かけて熔融した。熔解にあたっては、白金スターラを挿入し２時間撹拌してガラスの均質化を行った。こうして得られたガラスについて、ガラスの脆さ指標値Ｂ、ガラス転移点Ｔg 、熱膨張係数α、比重ρを測定し、表１〜表３にガラス組成とともに示した。なお、例１〜例１２は実施例であり、例１３〜例１８は比較例である。
本実験例で、各物性は以下のように測定する。
【００２７】
脆さ指標値Ｂ（単位：ｍ-1/2）：
脆さの指標をガラスに適用する際の大きな問題は破壊靭性値ＫC が正確に評価しにくいことである。しかし、本発明者はいくつかの手法を検討した結果、ビッカース圧子を押し込んだときにガラス表面に残る圧子の痕の大きさと痕の四隅から発生するクラックの長さとの関係から脆さを定量的に評価できることを見いだしている。その関係は式（２）により定義される。ここで、Ｐはビッカース圧子の押し込み荷重であり、ａ、ｃはそれぞれ、ビッカース圧痕の対角長および四隅から発生するクラックの長さ（圧子の痕を含む対称な２つのクラックの全長）である。
ｃ／ａ＝０．００５６Ｂ2/3 Ｐ1/6   （２）
各種ガラスの表面に打ち込んだビッカース圧痕の寸法と式（２）を用いて、脆さ指標値を評価する。
【００２８】
熱膨張係数α（単位：×１０-7／℃）：
示差熱膨張計を用いて、石英ガラスを参照試料として室温から５℃／分の割合で昇温した際のガラスの伸び率を測定する。測定はガラスが軟化してもはや伸びが観測されなくなる温度（屈伏点）まで行い、５０〜３５０℃の平均の熱膨張係数を算出した。
【００２９】
ガラス転移点Ｔg （単位：℃）：
熱膨張曲線における屈曲点をガラス転移点とした。
【００３０】
比重ρ：
泡を含まない約２０ｇのガラス塊をアルキメデス法によって測定する。
【００３１】
表より明らかなように、本発明によるガラス基板の脆さ指標値は、７４００ｍ-1/2以下であり、傷がつきにくい。熱膨張係数は８０〜９０×１０-7／℃の範囲にあり、従来ＰＤＰ用基板として用いられていたソーダライムガラスと同程度であるため、同種のフリット材料を採用できる。また、ガラス転移点はいずれも６００℃以上であり、大型ＰＤＰの製造において、ガラスが変形したり収縮する等の問題が少ない。比重は２．６未満であり、部材の軽量化が容易である。
【００３２】
一方、例１３はガラス転移点Ｔg が５５０℃であるため、ＰＤＰ製造工程でのガラスの熱変形が問題となる。例１４〜１８は脆さ指標値が７４００ｍ-1/2を超えるので、傷がつきやすく、製造工程中での割れ確率が大きい。また、例１４〜１８のガラス基板は比重が２．６以上であるので、部材の軽量化が困難である。
【００３３】
【表１】
0003804159.tif 000002
【００３４】
【表２】
0003804159.tif 000003
【００３５】
【表３】
0003804159.tif 000004
【００３６】
【発明の効果】
本発明によるガラスは、傷がつきにくく、耐熱性が高く、かつソーダライムガラスと同等の熱膨張係数を有するので、ＰＤＰ用基板等、かかる特性を要求する用途に好適である。また、比重が小さいので、部材の軽量化が容易である。