プラズマディスプレイパネル用ガラス基板
【課題】 ガラス中の全鉄酸化物（Ｆｅ2Ｏ3）及び２価の鉄酸化物（ＦｅＯ）の含有量を少なくしなくても、ガラスの着色を抑え、輝度を高くすることが可能なプラズマディスプレイパネル用ガラス基板を提供することである。
【解決手段】 本発明のプラズマディスプレイパネル用ガラス基板は、４００〜７００ｎｍにおける分光透過率が８７％以上であるプラズマディスプレイパネル用ガラス基板において、全鉄酸化物の含有量がＦｅ2Ｏ3に換算して０．０６超〜０．２０質量％であり、且つ、ガラスの肉厚が２．３ｍｍ以下であることを特徴とする。
【解決手段】 本発明のプラズマディスプレイパネル用ガラス基板は、４００〜７００ｎｍにおける分光透過率が８７％以上であるプラズマディスプレイパネル用ガラス基板において、全鉄酸化物の含有量がＦｅ2Ｏ3に換算して０．０６超〜０．２０質量％であり、且つ、ガラスの肉厚が２．３ｍｍ以下であることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマディスプレイパネル用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、次のようにして作製される。まず、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５００〜６００℃程度の温度で焼成し誘電体層を形成する。また、Ａｌ、Ａｇ、Ｎｉ等からなる電極が形成された背面ガラス基板に、背面誘電体材料を塗布して５００〜６００℃程度の温度で焼成して誘電体層を形成し、その上に隔壁材料を塗布して５００〜６００℃程度の温度で焼成して隔壁を形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】
尚、ガラス基板には、フロート法等によって２．８ｍｍの肉厚に成形されたガラス基板が用いられている。その理由は、フロート法によって成形されるガラス基板は、平滑性にも優れ、大量生産に向いており、比較的安価に製造できるためである。
【０００４】
また、ガラス基板の材質としては、ソーダ石灰ガラス（熱膨張係数 約８４×１０-7／℃）が用いられていたが、歪点が５００℃程度と低いため、熱処理時に、熱変形や熱収縮が起こり、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なる。また、ソーダ石灰ガラスは、ガラス中のアルカリ成分の移動度が大きく、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。そこで、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歪点と体積電気抵抗率を有するガラス（高歪点ガラス）がガラス基板に使用されている。（特許文献１〜３参照）
【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
【特許文献３】特開平１０−７２２３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、これらガラスには固有の着色がある。即ち、画像表示の輝度を向上させる上で、障害となるような吸収が可視波長域に存在する。
【０００６】
ガラスの着色は、ガラス中に不純物として混入する鉄酸化物によるものである。ガラス中において、鉄酸化物は２価の鉄イオン（Ｆｅ2+）又は３価の鉄イオン（Ｆｅ3+）として存在し、２価の鉄イオン（Ｆｅ2+）の場合、１０００ｎｍ付近の近赤外域に吸収のピークがあり、これが可視域にまで伸びているため、ガラスを緑色ないし青色に着色させる。３価の鉄イオン（Ｆｅ3+）の場合、３８０ｎｍ付近に吸収のピークがあり、主に５００ｎｍより短い波長の透過率を下げ、黄色に着色させる。
【０００７】
着色を抑えて、画像表示の輝度を向上させる方法として、特許文献３には、ガラス中の全鉄酸化物（Ｆｅ2Ｏ3）及び２価の鉄酸化物（ＦｅＯ）の含有量を少なくすることが開示されている。
【０００８】
しかしながら、ガラス中の全鉄酸化物（Ｆｅ2Ｏ3）の含有量を少なくするには、高純度原料を用い、且つ、原料調合設備等から原料へ鉄が混入しないような特別に設計された製造設備を使用する必要があり、ガラス基板の製造コストが非常に高くなるという問題がある。
【０００９】
また、ガラス中の２価の鉄酸化物（ＦｅＯ）の含有量を少なくするには、酸化性の雰囲気で熔融、成形を行えばよいが、雰囲気を一定に制御することは難しい。特に、フロート法でガラスを成形する場合、還元性の雰囲気で成形しなければならないため、２価の鉄酸化物（ＦｅＯ）の含有量を少なくするには限界がある。
【００１０】
本発明の目的は、ガラス中の全鉄酸化物（Ｆｅ2Ｏ3）及び２価の鉄酸化物（ＦｅＯ）の含有量を少なくしなくても、ガラスの着色を抑え、輝度を高くすることが可能なプラズマディスプレイパネル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】
【００１１】
本発明者等は種々検討した結果、ガラス基板の肉厚を薄くすることで、表示上の問題となる着色を抑え、輝度を高くできることを見いだし、本発明を提案するに至った。
【００１２】
即ち、本発明のプラズマディスプレイパネル用ガラス基板は、４００〜７００ｎｍにおける分光透過率が８７％以上であるプラズマディスプレイパネル用ガラス基板において、全鉄酸化物の含有量がＦｅ2Ｏ3に換算して０．０６超〜０．２０質量％であり、且つ、ガラスの肉厚が２．３ｍｍ以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のガラス基板は、ガラス中の全鉄酸化物（Ｆｅ2Ｏ3）及び２価の鉄酸化物（ＦｅＯ）の含有量を少なくしなくても、ガラスの透過率を高くすることができ、着色を抑え、輝度を高くすることができる。それ故、プラズマディスプレイパネル用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】
【００１４】
本発明のプラズマディスプレイパネル用ガラス基板は、ガラス肉厚を２．３ｍｍ以下にすることで、４００〜７００ｎｍにおけるガラス基板の分光透過率を８７％以上にして、ガラスの着色を抑え、プラズマディスプレイパネルの輝度を高くしている。これによって、ガラス中の全鉄酸化物（Ｆｅ2Ｏ3）及び２価の鉄酸化物（ＦｅＯ）の含有量を少なくする必要がなくなる。但し、ガラス中の全鉄酸化物の含有量をＦｅ2Ｏ3に換算して０．２０質量％より多くすると、着色が著しくなり、プラズマディスプレイパネルの輝度を高くすることが難しくなるため好ましくない。逆に、ガラス中の全鉄酸化物の含有量を０．０６質量％以下にすると、ガラス基板の製造コストが高くなる。ガラス中の全鉄酸化物の含有量の好ましい範囲は０．０６超〜０．１５％、より好ましくは、０．０６５〜０．１５％である。尚、高純度原料を用いて、ガラス基板を製造すると、ガラス全体に対して、Ｆｅ2Ｏ3に換算して０．０５重量％程度の鉄酸化物が含有される。
【００１５】
本発明のガラス基板において、ガラス肉厚が２．３ｍｍより厚くなると、４００〜７００ｎｍにおける分光透過率が８７％以上のガラス基板を得るには、ガラス中の全鉄酸化物の含有量を０．０６質量％以下にしなければならなくなり、ガラス基板の製造コストの増大を招く。ガラス肉厚の好ましい範囲は２．１ｍｍ以下であり、更に好ましくは１．８ｍｍ以下であり、より好ましくは１．５ｍｍ以下である。尚、ガラス肉厚が薄くなりすぎると、強度が低下しやすくなるため、ガラス肉厚の下限は０．５ｍｍまで、好ましくは１ｍｍまでにすることが望ましい。
【００１６】
また、４００〜７００ｎｍにおけるガラス基板の分光透過率が８７％より低くなると、プラズマディスプレイパネルの画像表示側のガラス基板として用いた場合、画像表示の輝度を向上させ難くなるため好ましくない。
【００１７】
尚、本発明のガラス基板は、プラズマディスプレイパネルの画像表示側の基板（前面基板）として用いられるが、画像表示の反対側の基板（背面基板）として用いることもできる。
【００１８】
また、本発明のガラス基板において、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の発生を抑えるには、ガラスの歪点を５６０℃以上にすればよく、好ましくは５７０℃以上、より好ましくは５８０℃以上である。
【００１９】
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との整合性を取ることができ、しかも、急冷しても割れ難い耐熱衝撃性に優れたガラス基板を得るには、３０〜３８０℃におけるガラスの熱膨張係数を６０〜９０×１０-7／℃にすればよく、好ましくは６５〜８５×１０-7／℃、より好ましくは６５〜７５×１０-7／℃である。
【００２０】
更に、ガラス基板の薄肉化による軽量化を効果的に行うには、ガラスの密度を２．５５ｇ／ｃｍ3以上（好ましくは２．５７ｇ／ｃｍ3以上、より好ましくは２．６０ｇ／ｃｍ3以上）にすることが望ましい。
【００２１】
また、５６０℃以上の歪点と、６０〜９０×１０-7／℃の熱膨張係数及び２．６ｇ／ｃｍ3以上の密度を有するガラス基板を得るには、質量百分率で、ＳｉＯ2 ５０〜７５％、Ａｌ2Ｏ3 ０．１〜１５％、ＭｇＯ ０〜１５％、ＣａＯ ０〜１５％、ＳｒＯ ０〜１５％、ＢａＯ ０〜１５％、ＲＯ（ＲはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａを表わす） １〜３０％、ＺｎＯ ０〜５％、Ｌｉ2Ｏ ０〜５％、Ｎａ2Ｏ １〜１０％、Ｋ2Ｏ １〜１５％、Ｒ’2Ｏ（Ｒ’はＬｉ、Ｎａ、Ｋを表わす） ２．５〜２４％、ＺｒＯ2 ０〜１０％、Ｆｅ2Ｏ3 ０．０６超〜０．２０％を含有するガラスを使用することが好ましい。尚、上記組成を有するガラスであれば、フロート法による成形が可能となる。また、この組成系において、歪点を上げるには、特に、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＺｎＯ、ＺｒＯ2の含有量を多くしたり、Ｒ’2Ｏの含有量を少なくすればよく、また、熱膨張係数を下げるには、特に、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3の含有量を多くしたり、Ｒ’2Ｏの含有量を少なくすればよい。上記のように組成範囲を決定した理由は以下の通りである。
【００２２】
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５０〜７５％、好ましくは５０〜７２％であり、より好ましくは５３〜７０％である。ＳｉＯ2の含有量が多くなると溶融性が悪化しやすくなる。一方、ＳｉＯ2の含有量が少なくなるとガラスの歪点が低下し、ディスプレイを製造する際の熱処理工程で、熱変形や熱収縮が起こりやすくなる。尚、歪点をより高くしたり、熱膨張係数をより低くしたい場合、ＳｉＯ2の含有量を６０％以上にすることが好ましい。
【００２３】
Ａｌ2Ｏ3はガラスの歪点を高める成分である。その含有量は０．１〜１５％、好ましくは０．１〜１２％であり、より好ましくは０．５〜１１％である。Ａｌ2Ｏ3が多くなると高温粘度が高くなって、ガラスの成形が難しくなる傾向がある。一方、Ａｌ2Ｏ3の含有量が少なくなるとガラスの歪点が低下し、ディスプレイを製造する際の熱処理工程で、熱変形や熱収縮が起こりやすくなる。尚、歪点をより高くしたり、熱膨張係数をより低くしたい場合、Ａｌ2Ｏ3の含有量を１．５％以上にすることが好ましい。
【００２４】
ＭｇＯはガラスの高温粘度を低下させてガラスの成形性や溶融性を高める成分である。その含有量は０〜１５％、好ましくは０〜１３％であり、より好ましくは０．１〜１０％である。ＭｇＯの含有量が多くなると失透しやすくなる。
【００２５】
ＣａＯは、ＭｇＯと同様にガラスの高温粘度を低下させてガラスの成形性や溶融性を高める成分である。その含有量は０〜１５％、好ましくは０〜１３％、より好ましくは０．５〜１２％である。ＣａＯの含有量が多くなると失透しやすくなる。
【００２６】
ＳｒＯは、ガラスの高温粘度を低下させてガラスの成形性や溶融性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０．５〜１３％である。ＳｒＯの含有量が多くなると失透しやすくなる。
【００２７】
ＢａＯは、ＳｒＯと同様、ガラスの高温粘度を低下させてガラスの成形性や溶融性を高めたり、ガラスの歪点を高めたりする成分である。その含有量は０〜１５％、好ましくは０〜１０％、より好ましくは０〜９％である。ＢａＯが多くなると失透しやすくなる。尚、ＢａＯは環境負荷物質であるため、特性を損なわない範囲で、できる限り少なくすることが望ましい。
【００２８】
尚、ガラスを失透させることなく、ガラスの高温粘度を低くして、成形性や溶融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、１〜３０％にする必要がある。ＲＯの含有量が多くなると、ガラスが失透しやすくなる。また、ＲＯの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５〜３０％であり、より好ましくは１０〜２８％である。
【００２９】
ＺｎＯは、ガラスの歪点を高める成分である。その含有量は０〜５％、好ましくは０〜４％、より好ましくは０〜３％である。ＺｎＯの含有量が多くなると、高温粘度が高くなって、ガラスの成形が難しくなる傾向がある。
【００３０】
Ｌｉ2Ｏはガラスの熱膨張係数を制御したり、ガラスの溶融性を高める成分である。その含有量は０〜１０％、好ましくは０〜５％、より好ましくは０〜３％である。Ｌｉ2Ｏの含有量が多くなるとガラスの歪点が著しく低下し、また、熱膨張係数が大きくなり、周辺材料の熱膨張係数との整合性が取りにくくなったり、耐熱衝撃性が低下しやすくなる。尚、歪点をより高めたり、熱膨張係数をより低くしたい場合、Ｌｉ2Ｏを含有しないことが好ましい。
【００３１】
Ｎａ2Ｏはガラスの熱膨張係数を制御したり、ガラスの溶融性を高める成分である。その含有量は１〜１０％、好ましくは１〜８％、より好ましくは１〜６％である。Ｎａ2Ｏの含有量が多くなると、ガラスの歪点が低下し、ディスプレイを製造する際の熱処理工程で、熱変形や熱収縮が起こりやすくなる。また、熱膨張係数が大きくなり、周辺材料の熱膨張係数との整合性が取り難くなったり、耐熱衝撃性が低下する傾向にある。一方、Ｎａ2Ｏの含有量が少なくなると、ガラスの溶融性を高める効果が得難くなる。尚、歪点をより高めたり、熱膨張係数をより低くしたい場合、Ｎａ2Ｏの含有量を５％以下にすることが好ましい。
【００３２】
Ｋ2Ｏは、Ｎａ2Ｏと同様、ガラスの熱膨張係数を制御したり、ガラスの溶融性を高める成分である。その含有量は１〜１５％、好ましくは１〜１２％、より好ましくは１〜１０％である。Ｋ2Ｏの含有量が多くなるとガラスの歪点が低下し、ディスプレイを製造する際の熱処理工程で、熱変形や熱収縮が起こりやすくなる。また、熱膨張係数が大きくなり、周辺材料の熱膨張係数との整合性が取り難くなったり、耐熱衝撃性が低下する傾向にある。一方、Ｋ2Ｏの含有量が少なくなると、ガラスの溶融性を高める効果が得難くなる。尚、熱膨張係数をより低くしたい場合、Ｋ2Ｏの含有量を８％以下にすることが好ましい。
【００３３】
尚、ガラスの歪点を低下させることなく、溶融性を向上させるためには、Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ及びＫ2Ｏの合量であるＲ’2Ｏを、２．５〜２４％にする必要がある。Ｒ’2Ｏの含有量が多くなると、ガラスの歪点が低下する傾向にある。また、Ｒ’2Ｏの含有量が少なくなると、ガラスの溶融性を高める効果が得難くなる。好ましい範囲は３〜２２％であり、より好ましくは５〜２０％である。
【００３４】
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０〜７％、より好ましくは０〜５％である。ＺｒＯ2の含有量が多くなるとガラスの密度が上昇する傾向がある。
【００３５】
Ｆｅ2Ｏ3（ガラス中の全鉄酸化物）は、ガラス原料や調合設備等から不純物として混入し、ガラスを着色させる成分である。その含有量は、Ｆｅ2Ｏ3に換算して、０．０６超〜０．２０％、好ましくは０．０６超〜０．１５％、より好ましくは０．０６５〜０．１５％である。Ｆｅ2Ｏ3の含有量が０．２０質量％より多くなると、着色が著しくなり、プラズマディスプレイパネルの輝度を高くすることが難しくなるため好ましくない。逆に、Ｆｅ2Ｏ3の含有量を０．０６質量％以下すると、高純度原料や特別な設備が必要となり、ガラス基板の製造コストが高くなるため好ましくない。
【００３６】
尚、本発明において、上記成分以外にも、例えば、紫外線着色を防止するためにＴｉＯ2を５％まで、耐クラック性を向上させるためにＰ2Ｏ5を４％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、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。
【００３７】
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。
【００３８】
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て加熱溶融し、脱泡した後、成形装置に供給して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。
【００３９】
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】
【００４０】
以下、本発明のプラズマディスプレイパネル用ガラス基板を実施例に基づいて詳細に説明する。
【００４１】
表１及び表２は本発明の実施例（試料Ｎｏ．１〜８）を、表３は比較例（試料Ｎｏ．９〜１２）をそれぞれ示している。
【００４２】
【表１】
【００４３】
【表２】
【００４４】
【表３】
【００４５】
表中の各試料は、次のようにして作製した。
【００４６】
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、表中の肉厚と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。
【００４７】
このようして得られた各試料について、ガラス中のＦｅ2Ｏ3量、分光透過率、歪点及び熱膨張係数及びで測定した。その結果を表に示す。
【００４８】
表から明らかなように、実施例である試料Ｎｏ．１〜８の各試料は、４００〜７００ｎｍにおける透過率が８７％以上と高く、これらのガラス基板を用いて作製したディスプレイの輝度は高いと予想される。また、密度は、２．６０〜２．８２ｇ／ｃｍ3であった。更に、歪点は５８０℃以上と高く、熱膨張係数も７０．０〜８３．０×１０-7／℃であり、周辺材料と良好に整合する熱膨張係数を有していた。
【００４９】
これに対して、比較例である試料Ｎｏ．９〜１２は、４００ｎｍにおける透過率が８６．８％以下と低かった。
【００５０】
尚、ガラス中の全鉄酸化物については、蛍光Ｘ線分析装置にてガラス中に含まれるＦｅ量を測定し、Ｆｅ2Ｏ3に換算した値を示した。
【００５１】
また、分光透過率については、分光光度計にて波長４００〜７００ｎｍにおける透過率を測定し、４００ｎｍ、５００ｎｍ、６００ｎｍ、７００ｎｍにおける透過率を示した。
【００５２】
また、密度については、周知のアルキメデス法によって測定し、歪点については、ＡＳＴＭ Ｃ３３６−７１に基づいて測定し、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。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明のプラズマディスプレイパネル用ガラス基板は、プラズマディスプレイ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等のフラットパネルディスプレイ用途のガラス基板として用いることも可能である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマディスプレイパネル用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、次のようにして作製される。まず、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５００〜６００℃程度の温度で焼成し誘電体層を形成する。また、Ａｌ、Ａｇ、Ｎｉ等からなる電極が形成された背面ガラス基板に、背面誘電体材料を塗布して５００〜６００℃程度の温度で焼成して誘電体層を形成し、その上に隔壁材料を塗布して５００〜６００℃程度の温度で焼成して隔壁を形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】
尚、ガラス基板には、フロート法等によって２．８ｍｍの肉厚に成形されたガラス基板が用いられている。その理由は、フロート法によって成形されるガラス基板は、平滑性にも優れ、大量生産に向いており、比較的安価に製造できるためである。
【０００４】
また、ガラス基板の材質としては、ソーダ石灰ガラス（熱膨張係数 約８４×１０-7／℃）が用いられていたが、歪点が５００℃程度と低いため、熱処理時に、熱変形や熱収縮が起こり、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なる。また、ソーダ石灰ガラスは、ガラス中のアルカリ成分の移動度が大きく、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。そこで、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歪点と体積電気抵抗率を有するガラス（高歪点ガラス）がガラス基板に使用されている。（特許文献１〜３参照）
【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
【特許文献３】特開平１０−７２２３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、これらガラスには固有の着色がある。即ち、画像表示の輝度を向上させる上で、障害となるような吸収が可視波長域に存在する。
【０００６】
ガラスの着色は、ガラス中に不純物として混入する鉄酸化物によるものである。ガラス中において、鉄酸化物は２価の鉄イオン（Ｆｅ2+）又は３価の鉄イオン（Ｆｅ3+）として存在し、２価の鉄イオン（Ｆｅ2+）の場合、１０００ｎｍ付近の近赤外域に吸収のピークがあり、これが可視域にまで伸びているため、ガラスを緑色ないし青色に着色させる。３価の鉄イオン（Ｆｅ3+）の場合、３８０ｎｍ付近に吸収のピークがあり、主に５００ｎｍより短い波長の透過率を下げ、黄色に着色させる。
【０００７】
着色を抑えて、画像表示の輝度を向上させる方法として、特許文献３には、ガラス中の全鉄酸化物（Ｆｅ2Ｏ3）及び２価の鉄酸化物（ＦｅＯ）の含有量を少なくすることが開示されている。
【０００８】
しかしながら、ガラス中の全鉄酸化物（Ｆｅ2Ｏ3）の含有量を少なくするには、高純度原料を用い、且つ、原料調合設備等から原料へ鉄が混入しないような特別に設計された製造設備を使用する必要があり、ガラス基板の製造コストが非常に高くなるという問題がある。
【０００９】
また、ガラス中の２価の鉄酸化物（ＦｅＯ）の含有量を少なくするには、酸化性の雰囲気で熔融、成形を行えばよいが、雰囲気を一定に制御することは難しい。特に、フロート法でガラスを成形する場合、還元性の雰囲気で成形しなければならないため、２価の鉄酸化物（ＦｅＯ）の含有量を少なくするには限界がある。
【００１０】
本発明の目的は、ガラス中の全鉄酸化物（Ｆｅ2Ｏ3）及び２価の鉄酸化物（ＦｅＯ）の含有量を少なくしなくても、ガラスの着色を抑え、輝度を高くすることが可能なプラズマディスプレイパネル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】
【００１１】
本発明者等は種々検討した結果、ガラス基板の肉厚を薄くすることで、表示上の問題となる着色を抑え、輝度を高くできることを見いだし、本発明を提案するに至った。
【００１２】
即ち、本発明のプラズマディスプレイパネル用ガラス基板は、４００〜７００ｎｍにおける分光透過率が８７％以上であるプラズマディスプレイパネル用ガラス基板において、全鉄酸化物の含有量がＦｅ2Ｏ3に換算して０．０６超〜０．２０質量％であり、且つ、ガラスの肉厚が２．３ｍｍ以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のガラス基板は、ガラス中の全鉄酸化物（Ｆｅ2Ｏ3）及び２価の鉄酸化物（ＦｅＯ）の含有量を少なくしなくても、ガラスの透過率を高くすることができ、着色を抑え、輝度を高くすることができる。それ故、プラズマディスプレイパネル用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】
【００１４】
本発明のプラズマディスプレイパネル用ガラス基板は、ガラス肉厚を２．３ｍｍ以下にすることで、４００〜７００ｎｍにおけるガラス基板の分光透過率を８７％以上にして、ガラスの着色を抑え、プラズマディスプレイパネルの輝度を高くしている。これによって、ガラス中の全鉄酸化物（Ｆｅ2Ｏ3）及び２価の鉄酸化物（ＦｅＯ）の含有量を少なくする必要がなくなる。但し、ガラス中の全鉄酸化物の含有量をＦｅ2Ｏ3に換算して０．２０質量％より多くすると、着色が著しくなり、プラズマディスプレイパネルの輝度を高くすることが難しくなるため好ましくない。逆に、ガラス中の全鉄酸化物の含有量を０．０６質量％以下にすると、ガラス基板の製造コストが高くなる。ガラス中の全鉄酸化物の含有量の好ましい範囲は０．０６超〜０．１５％、より好ましくは、０．０６５〜０．１５％である。尚、高純度原料を用いて、ガラス基板を製造すると、ガラス全体に対して、Ｆｅ2Ｏ3に換算して０．０５重量％程度の鉄酸化物が含有される。
【００１５】
本発明のガラス基板において、ガラス肉厚が２．３ｍｍより厚くなると、４００〜７００ｎｍにおける分光透過率が８７％以上のガラス基板を得るには、ガラス中の全鉄酸化物の含有量を０．０６質量％以下にしなければならなくなり、ガラス基板の製造コストの増大を招く。ガラス肉厚の好ましい範囲は２．１ｍｍ以下であり、更に好ましくは１．８ｍｍ以下であり、より好ましくは１．５ｍｍ以下である。尚、ガラス肉厚が薄くなりすぎると、強度が低下しやすくなるため、ガラス肉厚の下限は０．５ｍｍまで、好ましくは１ｍｍまでにすることが望ましい。
【００１６】
また、４００〜７００ｎｍにおけるガラス基板の分光透過率が８７％より低くなると、プラズマディスプレイパネルの画像表示側のガラス基板として用いた場合、画像表示の輝度を向上させ難くなるため好ましくない。
【００１７】
尚、本発明のガラス基板は、プラズマディスプレイパネルの画像表示側の基板（前面基板）として用いられるが、画像表示の反対側の基板（背面基板）として用いることもできる。
【００１８】
また、本発明のガラス基板において、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の発生を抑えるには、ガラスの歪点を５６０℃以上にすればよく、好ましくは５７０℃以上、より好ましくは５８０℃以上である。
【００１９】
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との整合性を取ることができ、しかも、急冷しても割れ難い耐熱衝撃性に優れたガラス基板を得るには、３０〜３８０℃におけるガラスの熱膨張係数を６０〜９０×１０-7／℃にすればよく、好ましくは６５〜８５×１０-7／℃、より好ましくは６５〜７５×１０-7／℃である。
【００２０】
更に、ガラス基板の薄肉化による軽量化を効果的に行うには、ガラスの密度を２．５５ｇ／ｃｍ3以上（好ましくは２．５７ｇ／ｃｍ3以上、より好ましくは２．６０ｇ／ｃｍ3以上）にすることが望ましい。
【００２１】
また、５６０℃以上の歪点と、６０〜９０×１０-7／℃の熱膨張係数及び２．６ｇ／ｃｍ3以上の密度を有するガラス基板を得るには、質量百分率で、ＳｉＯ2 ５０〜７５％、Ａｌ2Ｏ3 ０．１〜１５％、ＭｇＯ ０〜１５％、ＣａＯ ０〜１５％、ＳｒＯ ０〜１５％、ＢａＯ ０〜１５％、ＲＯ（ＲはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａを表わす） １〜３０％、ＺｎＯ ０〜５％、Ｌｉ2Ｏ ０〜５％、Ｎａ2Ｏ １〜１０％、Ｋ2Ｏ １〜１５％、Ｒ’2Ｏ（Ｒ’はＬｉ、Ｎａ、Ｋを表わす） ２．５〜２４％、ＺｒＯ2 ０〜１０％、Ｆｅ2Ｏ3 ０．０６超〜０．２０％を含有するガラスを使用することが好ましい。尚、上記組成を有するガラスであれば、フロート法による成形が可能となる。また、この組成系において、歪点を上げるには、特に、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＺｎＯ、ＺｒＯ2の含有量を多くしたり、Ｒ’2Ｏの含有量を少なくすればよく、また、熱膨張係数を下げるには、特に、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3の含有量を多くしたり、Ｒ’2Ｏの含有量を少なくすればよい。上記のように組成範囲を決定した理由は以下の通りである。
【００２２】
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５０〜７５％、好ましくは５０〜７２％であり、より好ましくは５３〜７０％である。ＳｉＯ2の含有量が多くなると溶融性が悪化しやすくなる。一方、ＳｉＯ2の含有量が少なくなるとガラスの歪点が低下し、ディスプレイを製造する際の熱処理工程で、熱変形や熱収縮が起こりやすくなる。尚、歪点をより高くしたり、熱膨張係数をより低くしたい場合、ＳｉＯ2の含有量を６０％以上にすることが好ましい。
【００２３】
Ａｌ2Ｏ3はガラスの歪点を高める成分である。その含有量は０．１〜１５％、好ましくは０．１〜１２％であり、より好ましくは０．５〜１１％である。Ａｌ2Ｏ3が多くなると高温粘度が高くなって、ガラスの成形が難しくなる傾向がある。一方、Ａｌ2Ｏ3の含有量が少なくなるとガラスの歪点が低下し、ディスプレイを製造する際の熱処理工程で、熱変形や熱収縮が起こりやすくなる。尚、歪点をより高くしたり、熱膨張係数をより低くしたい場合、Ａｌ2Ｏ3の含有量を１．５％以上にすることが好ましい。
【００２４】
ＭｇＯはガラスの高温粘度を低下させてガラスの成形性や溶融性を高める成分である。その含有量は０〜１５％、好ましくは０〜１３％であり、より好ましくは０．１〜１０％である。ＭｇＯの含有量が多くなると失透しやすくなる。
【００２５】
ＣａＯは、ＭｇＯと同様にガラスの高温粘度を低下させてガラスの成形性や溶融性を高める成分である。その含有量は０〜１５％、好ましくは０〜１３％、より好ましくは０．５〜１２％である。ＣａＯの含有量が多くなると失透しやすくなる。
【００２６】
ＳｒＯは、ガラスの高温粘度を低下させてガラスの成形性や溶融性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０．５〜１３％である。ＳｒＯの含有量が多くなると失透しやすくなる。
【００２７】
ＢａＯは、ＳｒＯと同様、ガラスの高温粘度を低下させてガラスの成形性や溶融性を高めたり、ガラスの歪点を高めたりする成分である。その含有量は０〜１５％、好ましくは０〜１０％、より好ましくは０〜９％である。ＢａＯが多くなると失透しやすくなる。尚、ＢａＯは環境負荷物質であるため、特性を損なわない範囲で、できる限り少なくすることが望ましい。
【００２８】
尚、ガラスを失透させることなく、ガラスの高温粘度を低くして、成形性や溶融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、１〜３０％にする必要がある。ＲＯの含有量が多くなると、ガラスが失透しやすくなる。また、ＲＯの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５〜３０％であり、より好ましくは１０〜２８％である。
【００２９】
ＺｎＯは、ガラスの歪点を高める成分である。その含有量は０〜５％、好ましくは０〜４％、より好ましくは０〜３％である。ＺｎＯの含有量が多くなると、高温粘度が高くなって、ガラスの成形が難しくなる傾向がある。
【００３０】
Ｌｉ2Ｏはガラスの熱膨張係数を制御したり、ガラスの溶融性を高める成分である。その含有量は０〜１０％、好ましくは０〜５％、より好ましくは０〜３％である。Ｌｉ2Ｏの含有量が多くなるとガラスの歪点が著しく低下し、また、熱膨張係数が大きくなり、周辺材料の熱膨張係数との整合性が取りにくくなったり、耐熱衝撃性が低下しやすくなる。尚、歪点をより高めたり、熱膨張係数をより低くしたい場合、Ｌｉ2Ｏを含有しないことが好ましい。
【００３１】
Ｎａ2Ｏはガラスの熱膨張係数を制御したり、ガラスの溶融性を高める成分である。その含有量は１〜１０％、好ましくは１〜８％、より好ましくは１〜６％である。Ｎａ2Ｏの含有量が多くなると、ガラスの歪点が低下し、ディスプレイを製造する際の熱処理工程で、熱変形や熱収縮が起こりやすくなる。また、熱膨張係数が大きくなり、周辺材料の熱膨張係数との整合性が取り難くなったり、耐熱衝撃性が低下する傾向にある。一方、Ｎａ2Ｏの含有量が少なくなると、ガラスの溶融性を高める効果が得難くなる。尚、歪点をより高めたり、熱膨張係数をより低くしたい場合、Ｎａ2Ｏの含有量を５％以下にすることが好ましい。
【００３２】
Ｋ2Ｏは、Ｎａ2Ｏと同様、ガラスの熱膨張係数を制御したり、ガラスの溶融性を高める成分である。その含有量は１〜１５％、好ましくは１〜１２％、より好ましくは１〜１０％である。Ｋ2Ｏの含有量が多くなるとガラスの歪点が低下し、ディスプレイを製造する際の熱処理工程で、熱変形や熱収縮が起こりやすくなる。また、熱膨張係数が大きくなり、周辺材料の熱膨張係数との整合性が取り難くなったり、耐熱衝撃性が低下する傾向にある。一方、Ｋ2Ｏの含有量が少なくなると、ガラスの溶融性を高める効果が得難くなる。尚、熱膨張係数をより低くしたい場合、Ｋ2Ｏの含有量を８％以下にすることが好ましい。
【００３３】
尚、ガラスの歪点を低下させることなく、溶融性を向上させるためには、Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ及びＫ2Ｏの合量であるＲ’2Ｏを、２．５〜２４％にする必要がある。Ｒ’2Ｏの含有量が多くなると、ガラスの歪点が低下する傾向にある。また、Ｒ’2Ｏの含有量が少なくなると、ガラスの溶融性を高める効果が得難くなる。好ましい範囲は３〜２２％であり、より好ましくは５〜２０％である。
【００３４】
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０〜７％、より好ましくは０〜５％である。ＺｒＯ2の含有量が多くなるとガラスの密度が上昇する傾向がある。
【００３５】
Ｆｅ2Ｏ3（ガラス中の全鉄酸化物）は、ガラス原料や調合設備等から不純物として混入し、ガラスを着色させる成分である。その含有量は、Ｆｅ2Ｏ3に換算して、０．０６超〜０．２０％、好ましくは０．０６超〜０．１５％、より好ましくは０．０６５〜０．１５％である。Ｆｅ2Ｏ3の含有量が０．２０質量％より多くなると、着色が著しくなり、プラズマディスプレイパネルの輝度を高くすることが難しくなるため好ましくない。逆に、Ｆｅ2Ｏ3の含有量を０．０６質量％以下すると、高純度原料や特別な設備が必要となり、ガラス基板の製造コストが高くなるため好ましくない。
【００３６】
尚、本発明において、上記成分以外にも、例えば、紫外線着色を防止するためにＴｉＯ2を５％まで、耐クラック性を向上させるためにＰ2Ｏ5を４％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、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。
【００３７】
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。
【００３８】
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て加熱溶融し、脱泡した後、成形装置に供給して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。
【００３９】
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】
【００４０】
以下、本発明のプラズマディスプレイパネル用ガラス基板を実施例に基づいて詳細に説明する。
【００４１】
表１及び表２は本発明の実施例（試料Ｎｏ．１〜８）を、表３は比較例（試料Ｎｏ．９〜１２）をそれぞれ示している。
【００４２】
【表１】
【００４３】
【表２】
【００４４】
【表３】
【００４５】
表中の各試料は、次のようにして作製した。
【００４６】
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、表中の肉厚と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。
【００４７】
このようして得られた各試料について、ガラス中のＦｅ2Ｏ3量、分光透過率、歪点及び熱膨張係数及びで測定した。その結果を表に示す。
【００４８】
表から明らかなように、実施例である試料Ｎｏ．１〜８の各試料は、４００〜７００ｎｍにおける透過率が８７％以上と高く、これらのガラス基板を用いて作製したディスプレイの輝度は高いと予想される。また、密度は、２．６０〜２．８２ｇ／ｃｍ3であった。更に、歪点は５８０℃以上と高く、熱膨張係数も７０．０〜８３．０×１０-7／℃であり、周辺材料と良好に整合する熱膨張係数を有していた。
【００４９】
これに対して、比較例である試料Ｎｏ．９〜１２は、４００ｎｍにおける透過率が８６．８％以下と低かった。
【００５０】
尚、ガラス中の全鉄酸化物については、蛍光Ｘ線分析装置にてガラス中に含まれるＦｅ量を測定し、Ｆｅ2Ｏ3に換算した値を示した。
【００５１】
また、分光透過率については、分光光度計にて波長４００〜７００ｎｍにおける透過率を測定し、４００ｎｍ、５００ｎｍ、６００ｎｍ、７００ｎｍにおける透過率を示した。
【００５２】
また、密度については、周知のアルキメデス法によって測定し、歪点については、ＡＳＴＭ Ｃ３３６−７１に基づいて測定し、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。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明のプラズマディスプレイパネル用ガラス基板は、プラズマディスプレイ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等のフラットパネルディスプレイ用途のガラス基板として用いることも可能である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
４００〜７００ｎｍにおける分光透過率が８７％以上であるプラズマディスプレイパネル用ガラス基板において、全鉄酸化物の含有量がＦｅ2Ｏ3に換算して０．０６超〜０．２０質量％であり、且つ、ガラスの肉厚が２．３ｍｍ以下であることを特徴とするプラズマディスプレイパネル用ガラス基板。
【請求項２】
歪点が５６０℃以上であることを特徴とする請求項１記載のプラズマディスプレイパネル用ガラス基板。
【請求項３】
３０〜３８０℃における熱膨張係数が６０〜９０×１０-7／℃であることを特徴とする請求項１記載のプラズマディスプレイパネル用ガラス基板。
【請求項４】
質量百分率で、質量百分率で、ＳｉＯ2 ５０〜７５％、Ａｌ2Ｏ3 ０．１〜１５％、ＭｇＯ ０〜１５％、ＣａＯ ０〜１５％、ＳｒＯ ０〜１５％、ＢａＯ ０〜１５％、ＲＯ（ＲはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａを表わす） １〜３０％、ＺｎＯ ０〜５％、Ｌｉ2Ｏ ０〜５％、Ｎａ2Ｏ １〜１０％、Ｋ2Ｏ １〜１５％、Ｒ’2Ｏ（Ｒ’はＬｉ、Ｎａ、Ｋを表わす） ２．５〜２４％、ＺｒＯ2 ０〜１０％、Ｆｅ2Ｏ3 ０．０６超〜０．２０％を含有することを特徴とする請求項１記載のプラズマディスプレイパネル用ガラス基板。
【請求項１】
４００〜７００ｎｍにおける分光透過率が８７％以上であるプラズマディスプレイパネル用ガラス基板において、全鉄酸化物の含有量がＦｅ2Ｏ3に換算して０．０６超〜０．２０質量％であり、且つ、ガラスの肉厚が２．３ｍｍ以下であることを特徴とするプラズマディスプレイパネル用ガラス基板。
【請求項２】
歪点が５６０℃以上であることを特徴とする請求項１記載のプラズマディスプレイパネル用ガラス基板。
【請求項３】
３０〜３８０℃における熱膨張係数が６０〜９０×１０-7／℃であることを特徴とする請求項１記載のプラズマディスプレイパネル用ガラス基板。
【請求項４】
質量百分率で、質量百分率で、ＳｉＯ2 ５０〜７５％、Ａｌ2Ｏ3 ０．１〜１５％、ＭｇＯ ０〜１５％、ＣａＯ ０〜１５％、ＳｒＯ ０〜１５％、ＢａＯ ０〜１５％、ＲＯ（ＲはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａを表わす） １〜３０％、ＺｎＯ ０〜５％、Ｌｉ2Ｏ ０〜５％、Ｎａ2Ｏ １〜１０％、Ｋ2Ｏ １〜１５％、Ｒ’2Ｏ（Ｒ’はＬｉ、Ｎａ、Ｋを表わす） ２．５〜２４％、ＺｒＯ2 ０〜１０％、Ｆｅ2Ｏ3 ０．０６超〜０．２０％を含有することを特徴とする請求項１記載のプラズマディスプレイパネル用ガラス基板。
【公開番号】特開２００６−２５２８２８（Ｐ２００６−２５２８２８Ａ）
【公開日】平成１８年９月２１日（２００６．９．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−６４７７０（Ｐ２００５−６４７７０）
【出願日】平成１７年３月９日（２００５．３．９）
【出願人】（０００２３２２４３）日本電気硝子株式会社 (1,447)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月２１日（２００６．９．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月９日（２００５．３．９）
【出願人】（０００２３２２４３）日本電気硝子株式会社 (1,447)
【Ｆターム（参考）】
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