JP2000072472A - 耐熱性ガラス組成物およびそれを用いたプラズマディスプレイパネル - Google Patents
耐熱性ガラス組成物およびそれを用いたプラズマディスプレイパネルInfo
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Abstract
に適した歪点と膨張率を有するガラスで、フロート法に
より溶解、成形できるガラス組成物はなかった。 【解決手段】 重量%で表示して下記の組成であり、S
iO2:50〜54.9、Al2O3:10.5〜18、
ZrO2:1〜6、B2O3:0〜3、Li2O:0〜1、
Na2O:0〜10、K2O:0〜15、MgO:0〜
8、CaO:4〜8、SrO:0〜4、BaO:3〜1
2、TiO2:0〜3、ZnO:0〜2、SO3+Sb2
O3:0〜1、SiO2+Al2O3+ZrO2:70.1
以上、Li2O+Na2O+K2O:6〜19、MgO+
CaO+SrO+BaO:10〜19、かつ、50〜3
50℃の平均膨張率が75〜95×10-7/℃、転移点
が650℃以上、溶融温度が1600℃以下、失透温度
が1135℃以下、失透温度が作業温度よりも低くした
ガラス組成物。
Description
として用いられるソーダライムシリカ組成のガラスと同
程度の膨張率と、そのガラスが有する転移点より高い転
移点を有する耐熱性のガラス組成物に関し、液晶ディス
プレイパネル、エレクトロルミネッセンスディスプレイ
パネル、プラズマディスプレイパネル(以下PDPとい
う)、フィールドエミッションディスプレイパネルおよ
び蛍光表示管等の表示装置等のガラス基板、特にPDP
用の基板として好適に用いられるガラス組成物に関す
る。
は、表示装置の形式に応じて種々の組成物が開示されて
いる。PDPは大面積で直視型の壁掛けハイビジョンT
V用表示装置として注目されており、PDP用のガラス
基板は、従来一般建築用のソーダライムシリカ組成のガ
ラス板が用いられてきた。PDPの製造工程では、ガラ
ス基板上への電極の焼き付け、誘電体の形成、隔壁の形
成および蛍光体の形成等を行う工程で、500〜600
℃の範囲の高温の熱処理がなされる。
の熱収縮は、次工程で表示のパターンを合わせる際、ま
た表側のガラス基板と裏側のガラス基板とを張り合わせ
る際の位置ずれの原因となる。このため、大型もしくは
高精細のPDPを製造するには、ガラス基板の熱収縮率
の値、およびそのばらつきを管理することが必要であ
る。さらに上記の熱処理には、絶縁ペースト、シーリン
グフリット等が用いられるので、ガラス基板はこれらと
熱膨張率がマッチングすることが要求される。このた
め、ガラス基板の50〜350℃の平均熱膨張率は、7
5〜95×10-7/℃程度、好ましくは80〜90×1
0-7/℃が要求される。熱処理によるガラスの寸法の収
縮を小さくするには、転移点の高いガラスを使用する必
要がある。
ス基板は、高い転移点を有するが膨張率が小さいため、
PDPの用途には適さない。一方、従来用いられてきた
上記ソーダライムシリカ組成のガラスは、大面積のガラ
ス板を大量安価に製造できるフロート法(溶解ガラスを
錫浴上に流し込んで板状に成形する方法)で製造されて
おり、膨張率の値はPDP用の要求を満たすが、転移点
は550℃程度であり、500〜600℃の熱処理を行
うと大きな熱収縮を生じ、大型もしくは高精細のPDP
には必ずしも適しているとは言えない。ガラス転移点が
PDP製造時の熱処理温度よりも50℃以上高いこと
は、熱変形が起こりにくいからである。
−255355号公報、特開平9−255356号公
報、特開平9−301732号公報および特開平9−3
01733号公報には、転移点が660℃以上で膨張率
がPDPの用途に適したガラス組成物が開示されてい
る。
−255356号公報に開示されているガラスは、Si
O2が少なくアルカリ土類酸化物が多いため、失透温度
が作業温度よりもかなり高くフロート法による成形が難
しく、かつ、比重が3.0を越えているためPDP用基
板としては実用的ではない。また、特開平9−3017
32号公報や特開平9−301733号公報に開示のガ
ラスは比重が軽く、失透温度は転移点より低いものの、
溶融温度が1700℃に近く、作業温度が1200℃以
上であるため、フロート法で溶融、成形するのは困難で
ある。
ス組成物が有する問題点を解決するために得られたもの
であり、フロート法による溶融、成形に適しかつ、とり
わけPDP用に適した耐熱性と膨張率を有するガラス組
成物を得ることを課題とする。
示して下記の組成であり、 SiO2:50〜54.9 Al2O3:10.5〜18 ZrO2:1〜6 B2O3:0〜3 Li2O:0〜1 Na2O:0〜10 K2O:0〜15 MgO:0〜8 CaO:4〜8 SrO:0〜4 BaO:3〜12 TiO2:0〜3 ZnO:0〜2 SO3+Sb2O3:0〜1 SiO2+Al2O3+ZrO2:70.1以上 Li2O+NaaO+K2O:6〜19 MgO+CaO+SrO+BaO:10〜19 かつ、50〜350℃の平均膨張率が75〜95×10
-7/℃、転移点が650℃以上である耐熱性ガラス組成
物である。
溶融温度が1600℃以下、失透温度が1135℃以
下、失透温度が作業温度よりも低いことを特徴とする。
重量%で表示して下記の組成であり、 SiO2:52.5〜54.5 Al2O3:11.0〜15 ZrO2:2.5〜5.5 B2O3:0〜2 Li2O:0〜0.5 Na2O:4〜7 K2O:4〜10 MgO:0〜6 CaO:4〜7 SrO:0〜4 BaO:4〜9 TiO2:0〜1 ZnO:0〜1 SO3+Sb2O3:0〜1 SiO2+Al2O3+ZrO2:70.5以上 Li2O+Na2O+K2O:9〜15 MgO+CaO+SrO+BaO:12〜19 かつ、50〜350℃の平均膨張率が80〜90×10
-7/℃、転移点が660℃以上であることを特徴とす
る。
いて、比重を2.75以下としたことを特徴としてい
る。
下の通りである。 SiO2:SiO2はガラスのネットワークフォーマーで
ある。50重量%未満ではガラスの転移点が低くなる。
一方、55重量%以上では熔解性が悪くなりフロート法
での成形が困難になる。従って50〜54.9重量%、
さらには52.5〜54.5重量%の範囲が好適に用い
られる。
げるのに有効な成分である。10.5重量%未満ではガ
ラスの転移点が低下し、一方18重量%を越えると失透
が起こりやすくなる。従って10.5〜18重量%、さ
らには11〜15重量%の範囲が好適に用いられる。
スの転移点を上げるのに有効な成分である。また、Al
2O3に比べて失透の発生を抑える作用がある。1重量%
未満ではガラスの転移点の向上の効果が見られず、一方
6重量%を越えると溶融ガラス中に未溶解成分として残
存する。従って1〜6重量%、さらには2.5〜5.5
重量%の範囲が好適に用いられる。
Al2O3+ZrO2の含有量を70.1重量%以上とす
ることにより耐候性の向上をはかる。さらには70.5
重量%以上とするのが好ましい。
解性向上に有効である。しかし、5重量%を越えると熱
膨張率が小さくなる。従って0〜5重量%、さらには0
〜2重量%が好適に用いられる。
解性向上に有効である。しかし、1重量%を越えるとガ
ラスの転移点が低下しすぎてしまう。また、Al2O3と
の相互作用で失透が起こりやすくなる。従って0〜1重
量%、さらには0〜0.5重量%の範囲が好適に用いら
れる。
解性向上に有効なだけでなく、膨張率を増加させるのに
も有効である。さらにK2Oとの相互作用によりガラス
の体積抵抗を向上させる。また、Li2Oとは異なりA
l2O3との相互作用により失透を起こし易くすることは
ない。しかし、10重量%を越えると転移点が低下しす
ぎる。従って0〜10重量%、さらには4〜7重量%の
範囲が好適に用いられる。
ではないが熔解性向上に有効なだけでなく、膨張率を増
加させるのにも有効である。さらにNa2Oとの相互作
用によりガラスの体積抵抗を向上させる。また、Li2
Oとは異なり、Al2O3との相互作用により失透を起こ
し易くすることはない。しかし、15重量%を越えると
転移点が低下しすぎる。従って0〜15重量%、さらに
は4〜10重量%の範囲が好適に用いられる。
2O+K2Oは熔解性に関係し、その合計量は特に膨張率
を増加させることと関係する。合計量が6重量%未満で
は、膨張率が小さくなり、失透が起こりやすくなる。一
方19重量%を越えると転移点が低下するか、もしくは
失透が起こりやすくなる。従って6〜19重量%、さら
には9〜15重量%の範囲が好適に用いられる。
性向上に有効であるばかりでなく、転移点を上げるのに
有効である。しかし、8重量%を越えると失透が起こり
やすくなる。従って0〜8重量%、さらには0〜6重量
%の範囲が好適に用いられる。
上に有効であるばかりでなく、転移点を上げるのに有効
である。4重量%未満ではその効果が十分ではない。一
方、8重量%を越えると失透が起こりやすくなる。従っ
て4〜8重量%、さらには4〜7重量%の範囲が好適に
用いられる。
性向上に有効であるばかりでなく、転移点を上げるのに
有効である。しかし、4重量%を越えると失透が起こり
やすくなるとともに比重が大きくなる。従って0〜4重
量%の範囲が好適に用いられる。
る。しかし、3重量%未満ではその効果は十分ではな
い。一方、12重量%を越えると比重が大きくなる。従
って0〜12重量%、さらには4〜9重量%の範囲が好
適に用いられる。
+CaO+SrO+BaOはガラスの熔解性向上と関係
する。合計量で10重量%未満では所望の熔解性が得ら
れない。一方、19重量%を越えると失透し易くなる。
従って10〜19重量%、さらには12〜19重量%の
範囲が好適に用いられる。
学的耐久性向上に効果がある。3重量%を越えるとガラ
スが着色するので好ましくない。従って0〜3重量%、
さらには0〜1重量%の範囲が好適に用いられる。
性向上に有効である。しかし、2重量%を越えると、揮
発が大きくガラス溶融炉の寿命を短くする。従って0〜
2重量%、さらには0〜1重量%の範囲が好適に用いら
れる。
成分ではないが清澄剤として用いられる。使用量として
は1重量%以下が好ましい。
し、PDPの表示コントラストを上げるために、V、C
r、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Mo、Ru、Ce
等の酸化物を着色成分として添加しても良い。
フリット等の膨張率とマッチングさせるために、50〜
350℃の平均膨張率が75〜95×10-7/℃である
ことが必要である。さらには80〜90×10-7/℃の
範囲が好ましい。またPDPの製造工程中の熱処理での
熱収縮を許容範囲以下におさえるために、転移点は65
0℃以上が必要であり、660℃以上が好ましい。
する。 実施例 ガラス成分を表1の目標組成となるようにガラス原料を
調合した。このとき清澄剤としてボウ硝を用いた。調合
したバッチをルツボに投入し、1600℃で4時間溶融
した後流し出して冷却した。このようにして得られたガ
ラス試料の溶融温度(粘度102ポアズの温度)、作業
温度(粘度104ポアズの温度)、失透温度、膨張率、
転移点を測定した。
うにした。70ccの白金ルツボにガラスを入れて16
00℃で溶融して測定サンプルとした。このサンプルを
試料引き下げ式高温粘度測定装置にセットして、試料の
溶融ガラス中に白金球をつるし、容器ごと試料を引き下
げるときに白金球にかかる粘性抵抗を荷重として測定
し、各温度での粘度を求めた。900〜1600℃の温
度範囲で温度と粘度の関係を測定した。
スを粉砕して2830μmのフルイを通り1000μm
のフルイ上に留まったガラス粒25gを計り取り、幅1
2mm、長さ200mm、深さ9mmの白金製ボートに
上記ガラス粒を敷き詰め、ボートの長さ方向に適当な温
度勾配を持つように温度設定された炉内で2時間保持す
る。炉から取り出した白金ボートを自然放冷させた後
に、白金ボート上のガラスを50倍の望遠鏡を用いて観
察し、失透が発生している最高温度を持って失透温度と
した。
mm、高さ15mmの円柱状のロッドを作製し、25℃
からガラスの降伏点まで、温度とガラスの伸びの関係を
測定し、50℃から350℃の間の膨張率を測定した。
測定時の膨張曲線の最初の屈曲点の前後で接線を引き、
2本の接線の交点に相当する温度を転移点とした。
ら分かるように、実施例1〜実施例6のガラス組成物は
いずれも、溶融温度は1600℃未満であり、作業温度
(Tw)と失透温度(Tl)との関係は、Tw−Tl≧15
℃である。また、ガラスの転移点は660℃以上であ
り、50〜350℃の平均膨張率は80〜90×10-7
/℃であった。すなわちこれらのガラス組成は、PDP
の製造時に用いるシーリングフリット等の膨張率とのマ
ッチングがよく、PDP等の表示装置のガラス基板とし
て適していることが判明した。
である。 N.W.F(ネットワークフォーマー)=SiO2+Al2
O3+ZrO2 R2O=Li2O+Na2O+K2O R’O=MgO+CaO+SrO+BaO
例と同様の方法で作製し、得られたガラス試料の溶融温
度、作業温度、失透温度、転移点、熱膨張率を測定し
た。各特性は実施例と同じ方法で測定した。比較例1お
よび比較例2のガラスは、それぞれ特開平9−2553
55号公報および特開平9−255356号公報に開示
されている組成であり、作業温度に対して失透温度が2
00℃以上も高く、失透しやすいガラスであり、フロー
ト法で溶融、成形することが困難なガラスであることが
分かった。また、比重が3.0を越えており、軽量化が
要求されるPDP用のガラスとして好ましくないことが
分かった。
それぞれ特開平9−301732号公報および特開平9
−301733号公報に開示されている組成で、作業温
度に対して失透温度が低く比重も小さいものの、溶融温
度が1700℃近くで、作業温度が1200℃以上のた
めフロート法の溶解窯では溶融が困難である。
で、PDP用のガラス基板として用いたとき、PDP製
造工程で受ける熱処理によって生じるガラスの熱収縮量
を小さく抑制できる。このため大型あるいは高精細のP
DPの製造に必要なガラスの寸法の熱安定性を確保でき
る。また本発明のガラス組成物からなるガラス基板は、
膨張率の値が所定範囲内であるため、PDPの製造にす
でに用いられてるガラスフリット等の部材との熱的マッ
チングがよく、気密等で信頼性のあるPDPを製造でき
る。
度、失透温度、作業温度が所定範囲に選ばれているの
で、フロート法で失透物生成などの溶融欠点を生ずるこ
となく溶融でき、それを板状に成形することができる。
Claims (5)
- 【請求項1】 重量%で表示して下記の組成であり、 SiO2:50〜54.9 Al2O3:10.5〜18 ZrO2:1〜6 B2O3:0〜3 Li2O:0〜1 Na2O:0〜10 K2O:0〜15 MgO:0〜8 CaO:4〜8 SrO:0〜4 BaO:3〜12 TiO2:0〜3 ZnO:0〜2 SO3+Sb2O3:0〜1 SiO2+Al2O3+ZrO2:70.1以上 Li2O+NaaO+K2O:6〜19 MgO+CaO+SrO+BaO:10〜19 かつ、50〜350℃の平均膨張率が75〜95×10
-7/℃、転移点が650℃以上である耐熱性ガラス組成
物。 - 【請求項2】 溶融温度が1600℃以下、失透温度が
1135℃以下、失透温度が作業温度よりも低いことを
特徴とする請求項1に記載の耐熱性ガラス組成物。 - 【請求項3】 重量%で表示して下記の組成であり、 SiO2:52.5〜54.5 Al2O3:11.0〜15 ZrO2:2.5〜5.5 B2O3:0〜2 Li2O:0〜0.5 Na2O:4〜7 K2O:4〜10 MgO:0〜6 CaO:4〜7 SrO:0〜4 BaO:4〜9 TiO2:0〜1 ZnO:0〜1 SO3+Sb2O3:0〜1 SiO2+Al2O3+ZrO2:70.5以上 Li2O+Na2O+K2O:9〜15 MgO+CaO+SrO+BaO:12〜19 かつ、50〜350℃の平均膨張率が80〜90×10
-7/℃、転移点が660℃以上であることを特徴とする
請求項1または2に記載の耐熱性ガラス組成物。 - 【請求項4】 比重を2.75以下としたことを特徴と
する請求項1〜3のいずれかに記載の耐熱性ガラス組成
物。 - 【請求項5】 請求項1〜4のいずれかに記載の耐熱性
ガラス組成物からなる基板を有するプラズマディスプレ
イパネル。
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JP23697198A JP4045662B2 (ja) | 1998-08-24 | 1998-08-24 | 耐熱性ガラス組成物およびそれを用いたプラズマディスプレイパネル |
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