JPH11335133A

JPH11335133A - 表示装置用基板ガラス

Info

Publication number: JPH11335133A
Application number: JP10146138A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Machishita; 汎史町下; Nobuya Kuriyama; 延也栗山
Original assignee: Central Glass Co Ltd
Current assignee: Central Glass Co Ltd
Priority date: 1998-05-27
Filing date: 1998-05-27
Publication date: 1999-12-07

Abstract

(57)【要約】【課題】ガラスの熱膨張係数、ガラス比重がソーダ石
灰系ガラスに近似し、ガラス歪点がソーダ石灰系ガラス
より高い表示装置用基板に適したガラスであること。【解決手段】 wt％で、SiO₂ 61〜66、Al₂O₃ ８〜14、
SiO₂＋Al₂O₃ 70〜77、MgO １〜６、CaO ４〜８、SrO １
〜5.5 、MgO ＋CaO ＋Sr0 ９〜13、Li₂O ０〜３、Na₂O
３〜８、K₂O ５〜８、Li₂O＋Na₂O＋K₂O ９〜13、SO₃
0.03〜0.2 の範囲で含有し、ガラスの歪点が 580℃以
上、室温〜 300℃における熱膨張係数が75〜85×10^-7／
℃、比重が2.55以下である表示装置用基板ガラス。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種表示装置用基
板ガラス、特にプラズマディスプレイパネル (ＰＤＰ)
用基板ガラスとして好適なガラスであって、電気溶融法
を含めた溶融、およびフロート法による成形 (製板) が
容易な表示装置用基板ガラスに関する。

【０００２】

【従来技術および解決すべき課題】例えばＰＤＰ製造分
野においては、従来基板ガラスとして常温〜 300℃の熱
膨張係数が80〜90×10^ー7／℃程度、歪点が 510〜 520℃
程度のソーダ石灰系ガラスが採用されてきた。しかし歪
点が低いため、その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うねりを生
じ易いという不具合を有する。

【０００３】上記不具合を解消するために、近年におい
ては、歪点がソーダ石灰系ガラスより高い基板ガラスに
ついて提唱した例が散見される。しかし、概してガラス
比重が 2.7より高く、殊に大サイズ化が容易とされるＰ
ＤＰにあっては、基板ガラスをより軽量化し、取扱をよ
り容易とすることが望まれている。

【０００４】例えば特開平９−249430号公報には、wt％
で、SiO₂ 56〜65、Al₂O₃ 15超〜23、MgO ０〜７、CaO
０〜８、MgO ＋CaO ４〜15、Na₂O ０〜９、K₂O ０〜1
1、Na ₂O＋K₂O ８〜12、ZrO₂ ０〜２からなり、ガラス
比重が 2.6以下で、平均熱膨張係数が60〜75×10^ー7／
℃、ガラス転移点が 660℃以上の基板用のガラス組成物
が開示されている。

【０００５】該公知例は熱膨張係数がソーダ石灰系ガラ
スに比較して低すぎ、また、ガラス比重も2.55以下であ
るソーダ石灰系ガラス並みとはいい難い。

【０００６】本発明はそれら従来技術における不具合、
問題点に鑑みて為したものであり、ガラス歪点が高く、
熱膨張係数がソーダ石灰系ガラスと同等であり、かつガ
ラス比重も2.55以下と、ソーダ石灰系ガラス並みに低い
ＰＤＰ用として好適な基板ガラスを提供するものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、ガラス成分組
成が、wt％で、SiO₂ 61〜66、Al₂O₃ ８〜14、SiO₂＋Al
₂O₃ 70〜77、MgO １〜６、CaO ４〜８、SrO １〜5.5 、
MgO ＋CaO ＋Sr0 ９〜13、Li₂O ０〜３、Na₂O ３〜
８、K₂O ５〜８、Li₂O＋Na₂O＋K₂O ９〜13、SO₃0.03〜
0.2 の範囲で含有し、ガラスの歪点が 580℃以上、室温
〜 300℃における熱膨張係数が75〜85×10^-7／℃、かつ
比重が2.55以下の表示装置用基板ガラスである。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下の各成分において‘％’表示
はwt％のことをあらわす。本発明の成分系において、Si
O₂はガラスのネットワークフォーマーとして作用する主
要成分であり、ガラス中61％未満ではガラスの比重が増
大するとともに、ガラスの歪点が低下し、耐水性、耐薬
品性を悪化させる。他方66％を越えると熱膨張係数が過
小となるとともに、ガラス融液の高温粘度が高くなり、
フロート法成形が困難になる。従って61〜66％の範囲で
導入する。

【０００９】Al₂O₃ はガラスネットワークの一翼を担う
もので、ガラスを安定して形成でき、ガラスの歪点、粘
度を上昇して耐熱性を向上し、またガラスの耐薬品性、
耐水性を向上する。Al₂O₃ がガラス中に８％未満である
とガラスの歪点が低下し、他方14％を超えるとガラス融
液の高温粘度が高くなり、失透傾向が増大し、フロート
法成形が困難になる。従って８〜14％の範囲で導入す
る。

【００１０】なお、ガラス中SiO₂＋Al₂O₃ を70％未満と
し、相対的に２価成分酸化物やアルカリ金属酸化物を過
量に含ませると、ガラス比重が増大するので好ましくな
い。またSiO₂＋Al₂O₃ が77％を越えて含有すると、熱膨
張係数が過小となる上に、ガラス融液の高温粘度が高く
なり、フロート法成形が困難になる。従って70〜77％の
範囲とし、好適には74〜77％の範囲とする。

【００１１】MgO は失透温度を低下させ、また他の二価
成分酸化物に比べガラスの歪点を上昇させ、適度に調整
するうえで有用であるが、ガラス中１％未満であると上
記作用に乏しく、６％を越えて含有すると、ガラスの熱
膨張係数を低下させ、高温粘度を増大させ、均質な溶融
を阻害する。従って１〜６％の範囲で導入する。

【００１２】CaO は主要な２価成分酸化物として、SiO₂
やAl₂O₃ を主体とするガラスにおける融液の高温粘度を
下げ、またその適度な導入により失透の発生を抑制する
作用を有するが、ガラス中４％未満ではその作用が不充
分であり、他方８％を超えると失透傾向が大きくなり、
ガラス比重も増大する。従って４〜８％の範囲で導入す
る。

【００１３】SrO はCaO とともにガラス融液の高温粘度
を下げ、また失透の発生を抑制する作用を有し、ガラス
の熱膨張係数、歪点を調整するうえで導入するものであ
るが、ガラス中１％未満では、その作用が不充分であ
り、他方 5.5％を越えて導入すると比重が増大するので
好ましくなく、従って１〜5.5 ％以下の範囲で導入す
る。なお、同様な２価金属酸化物であるBaO は、ガラス
の比重の増大を招くので導入すべきではない。

【００１４】さらに、上記組成範囲内において、MgO ＋
CaO ＋SrO の合計を９〜13％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。MgO ＋CaO ＋SrO の合計が13
％を越えると、ガラスの熱膨張係数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し、またガラス
比重が増大する。９％未満では、高温粘度が上昇して溶
融および成形を困難とし、熱膨張係数が過小となる。好
適には前記合計量を11〜13％の範囲とするのがよい。

【００１５】Na₂OはK₂O とともに主要なガラス溶融剤と
して作用し、またガラスの熱膨張係数を適度な高さに維
持するうえで不可欠である。Na₂Oがガラス中３％未満で
あると、熱膨張係数が過小となるとともに、ガラス溶融
が不充分となり、均質性、清澄性も損なう。他方８％を
超えるとガラスの歪点が低下し過ぎ、耐水性、耐薬品性
も劣化する。従って３〜８％の範囲で導入する。

【００１６】K₂O は上記の如くガラス溶融剤であり、ガ
ラスの熱膨張係数を適度に調整し、またNa₂Oとの混合ア
ルカリ効果によりアルカリイオンのガラス中での移動を
抑制して、ガラスの体積抵抗率を高める。ガラス中５％
未満であるとそれら作用が不充分であり、８％を超える
と熱膨張係数が過大となり、また歪点も低下し過ぎるた
め、５〜８％の範囲とする。

【００１７】なお、同様なアルカリ金属酸化物であるLi
₂Oは、強力なガラス溶融剤として作用するので、少量の
導入は否定するものではないが、３％を越えて導入する
と、ガラスの歪点を低下させ、また熱膨張係数を過小と
する。

【００１８】前記Li₂O＋Na₂O＋K₂O のガラス中合計量を
９〜13％とすることにより、ガラスの歪点、熱膨張係
数、高温粘度および失透温度を適切な範囲に維すること
ができる。Li₂O＋Na₂O＋K₂O の合計量が９％未満では、
熱膨張係数が過小となるとともに、失透傾向が増大す
る。13％を越えるとガラスの歪点が低下し過ぎるうえ
に、体積抵抗率が低下する。好適には前記合計量11〜13
％とするのがよい。

【００１９】SO₃ は、ガラスの溶融、清澄性を向上させ
る成分として硫酸ナトリウムあるいは硫酸バリウム等の
形態で原料バッチに導入するもので、SO₃ としてガラス
中に0.03〜0.2 wt％の範囲で含有されるべく導入する。
ガラス中0.03％未満では溶融、清澄効果が得られず、
0.2％を超えるとガラス製造時に炉材の侵食が促進さ
れ、ガラスが発泡しやすくなるなどの不都合が生じる。
なお、SO₃ は還元剤（例えばカーボン）の量や、溶融雰
囲気にもよるが、導入量に対し約半量が飛散し、残量は
ガラス中に残留するので、それを勘案して導入するのが
よい。

【００２０】本発明において、原料バッチ中に塩化物、
フッ化物を導入するのが望ましく、例えばCaF₂、MgF₂、
NaCl、CaCl₂ 等の金属フッ化物、塩化物を導入すること
により、ガラス融液の粘度、表面張力を降下させ溶融、
清澄性を向上し、かつ電気溶融法を採用した場合におい
ては電極を変質劣化させないうえで有効である。但しフ
ッ素、または塩素分として原料バッチのガラス換算量
(酸化物)100wt％に対して0.3 wt％以下の範囲で添加す
るのが望ましく、0.3 wt％を超えると炉材を侵食する傾
向、ガラスの歪点を低下させる傾向がある。

【００２１】さらにガラスの溶融、清澄性を向上させる
原料としては硝酸塩の導入が好ましい。すなわち硝酸バ
リウム、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム等の原料形態で
原料バッチ中に導入するもので、NO₃ として原料バッチ
のガラス換算量 (酸化物)100wt％に対して 0.3wt％以下
の範囲で適宜添加、導入するのが望ましい。

【００２２】本発明において、直接通電による電気溶融
法を採用する場合は、汎用されるモリブデン等の電極と
反応して合金を形成したりするようなことは避けねばな
らず、従って原料バッチ中に清澄剤としてのAs₂O₃ 、Sb
₂O₃ 等の使用は避けるべきである。

【００２３】本発明においては、ガラス比重を2.55以下
としたことにより、特に大サイズ化しつつあるＰＤＰ等
の表示装置の軽量化、取扱容易性を高めることができ
る。また、ガラスの歪点 (ガラスが粘度10^14.5ポイズを
示す温度) を 580℃以上としたことにより、500 ℃を越
える各種繰返し熱処理に対しても基板ガラスが歪んだり
することがない。更に熱膨張係数 (室温〜300 ℃) を75
〜85×10^-7／℃と、ソーダ石灰系ガラス並みとしたこと
により、ガラス基板にパターニングする導電線条や、更
に絶縁被覆するための低融点ガラスも、従来どおりの材
質のものを使用することができる。

【００２４】

【実施例】珪砂、水酸化アルミニウム、酸化マグネシウ
ム、炭酸カルシウム、炭酸バリウム、炭酸ストロンチウ
ム、ジルコン砂、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸
カリウム、硫酸ナトリウム（ナトリウム分およびSO₃
源）よりなる調合原料を白金製耐火坩堝に充填し電気炉
内で1500℃、約 4時間加熱溶融した。次に溶融ガラスを
鋳型に流し込み、約 200mm□×35mm厚の大きさのガラス
ブロック、および約 200mm□×４mm厚の大きさのガラス
平板とし、 600〜 650℃に保持した電気炉に移入して該
炉内で徐冷した。

【００２５】ガラス (酸化物) 組成を表１、表２に示
す。これらのガラス試料について、室温〜 300℃におけ
る平均熱膨張係数（ X10^-7／℃) 、歪点 (ガラスが粘度
10^14.5ポイズを示す温度) 、転移点（熱膨張係数測定に
際する温度−膨張量勾配の変化<転移> 点）、および室
温におけるガラス比重を測定した。それらの結果を表１
（実施例）、表２（実施例、比較例）に示す。

【００２６】〔表１・実施例〕実施例 (wt%) １２３４５６７８ SiO₂ 61.9 61.9 62.9 61.9 63.8 63.9 63.9 64.9 Al₂O₃ 13.0 12.0 12.0 13.0 11.0 13.0 11.0 10.0 以上小計 74.9 73.9 74.9 74.9 74.8 76.9 74.9 74.9 Li₂O -- -- -- -- -- -- -- -- Na₂O 5.0 7.5 5.0 7.5 7.0 6.5 6.0 6.0 K₂O 7.0 5.5 8.0 5.5 5.5 5.5 7.0 6.0 以上小計 12.0 13.0 13.0 13.0 12.5 12.0 13.0 12.0 MgO 3.0 4.0 3.0 3.0 3.5 4.0 1.0 5.0 CaO 7.0 5.0 5.0 5.0 5.0 4.0 7.5 6.0 SrO 3.0 4.0 4.0 4.0 4.0 3.0 3.5 2.0 以上小計 13.0 13.0 12.0 12.0 12.5 11.0 12.0 13.0 SO₃ 0.08 0.08 0.1 0.1 0.15 0.05 0.05 0.1 熱膨張係数 (X10^ー7/・c) 80 82 81 82 81 80 83 80 歪点(℃) 614 586 601 590 586 595 592 593 転移点(℃) 643 622 632 625 621 634 620 627 比重 2.55 2.55 2.55 2.54 2.54 2.52 2.55 2.52

【００２７】〔表２・実施例、比較例〕実施例比較例 (wt%) ９ 10 11 １２３４５ SiO₂ 65.9 64.4 65.9 61.9 62.7 66.7 63.0 62.0 Al₂O₃ 9.0 11.0 11.0 11.0 14.0 7.0 8.0 8.0 以上小計 74.9 75.4 76.9 72.9 76.7 73.7 71.0 70.0 Li₂O -- 1.0 -- -- -- -- -- -- Na₂O 6.0 3.0 6.0 4.0 8.0 7.0 5.0 9.0 K₂O 6.0 7.5 6.0 6.0 3.0 6.0 6.0 9.0 以上小計 12.0 11.5 12.0 10.0 11.0 13.0 11.0 18.0 MgO 5.0 2.0 4.5 2.0 3.0 4.0 6.0 3.0 CaO 6.0 7.0 5.5 8.0 5.0 5.0 8.0 5.0 SrO 2.0 4.0 1.0 7.0 4.0 4.0 4.0 4.0 以上小計 13.0 13.0 11.0 17.0 12.0 13.0 18.0 12.0 SO₃ 0.1 0.1 0.1 0.1 0.3 0.3 0.01 0.01 熱膨張係数 (X10^ー7/・c) 80 81 77 78 71 82 78 96 歪点(℃) 588 590 597 620 601 563 598 531 転移点(℃) 622 622 633 642 637 600 627 569 比重 2.52 2.55 2.49 2.62 2.53 2.54 2.58 2.55

【００２８】表１、表２中実施例NO.1〜 NO.11は本発明
におけるガラスであり、ガラスの歪点が 580℃以上であ
り、ガラス比重も2.55以下と好適である。また熱膨張係
数がソーダ石灰系ガラスに近似し、75〜85×10^-7／℃と
適度である。

【００２９】なお、転移点については規定するものでは
ないが、ソーダ石灰系ガラスが 560℃前後であるのに対
し、実施例ガラスは 600℃を大幅に上回り、これからも
耐熱性に優れることが伺える。

【００３０】更に、表示しないが体積抵抗率（於 250
℃）も10⁹ Ω.cm 以上で電気絶縁性に優れ、表示装置用
基板ガラス、殊にＰＤＰ用の基板ガラスとして好適であ
る。

【００３１】

【発明の効果】本発明のガラスは、ガラス比重、ガラス
の熱膨張係数をソーダ石灰系ガラス並みとし、歪点を高
くしたことにより、表示装置用基板ガラス、特にＰＤＰ
用の基板ガラスとして好適に採用でき、更に、直接通電
法による溶融およびフロート法による成形に適し、均質
なガラスを連続的に低いコストで製造することができ、
量産に適するという効果を奏する。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガラス成分組成が、wt％で、SiO₂ 61〜6
6、Al₂O₃ ８〜14、SiO₂＋Al₂O₃ 70〜77、MgO １〜６、C
aO ４〜８、SrO １〜5.5 、MgO ＋CaO ＋Sr0 ９〜13、L
i₂O０〜３、Na₂O ３〜８、K₂O ５〜８、Li₂O＋Na₂O＋K
₂O ９〜13、SO₃ 0.03〜0.2の範囲で含有し、ガラスの歪
点が 580℃以上、室温〜 300℃における熱膨張係数が75
〜85×10^-7／℃、比重が2.55以下であることを特徴とす
る表示装置用基板ガラス。