專利名稱：顯示裝置用基板玻璃的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及耐熱性優(yōu)良、輕量并且高強(qiáng)度的玻璃組合物。特別是涉及適合于要求與通常的鈉鈣硅玻璃同等程度的熱膨脹系數(shù)和高耐熱性的玻璃基板，例如，PDP(等離子顯示屏)和EL(電致發(fā)光)、FED(場(chǎng)發(fā)射顯示器)等電子顯示器用基板的玻璃組合物。

背景技術(shù)：
以往，在PDP制造領(lǐng)域，作為玻璃基板一直使用常溫～300℃的熱膨脹系數(shù)為80～90×10-7/℃左右，應(yīng)變點(diǎn)為510～520℃左右的鈉鈣硅玻璃。鈉鈣硅玻璃在很多方面使用，由于價(jià)格低且容易供應(yīng)，從這點(diǎn)出發(fā)是有利的。但是，由于應(yīng)變點(diǎn)低，在玻璃基板上配置電極線圖形、進(jìn)一步用低熔點(diǎn)玻璃形成絕緣被覆時(shí)等，在屏幕制造上實(shí)施各種熱處理時(shí)，容易出現(xiàn)基板玻璃的彎曲和收縮等變形的所謂不好的現(xiàn)象。
為了消除上述不好的現(xiàn)象，近年提出了和鈉鈣硅玻璃同是堿碳酸鈣系玻璃的、其熱膨脹系數(shù)和鈉鈣硅玻璃近似、應(yīng)變點(diǎn)超過(guò)550℃、或超過(guò)600℃那樣的高應(yīng)變點(diǎn)玻璃(例如專利文獻(xiàn)1～3)。這些玻璃在顯示器屏幕的制造工序中，熱變形小，另外和其他部件的膨脹的相容性也好。
專利文獻(xiàn)1專利第2738036號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)2特開(kāi)平9～202641號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)3特開(kāi)平9～255354號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
但是，以往的高應(yīng)變點(diǎn)玻璃，成分組成自身相對(duì)于鈉鈣硅玻璃是稍微有些特殊的組成，以往的高應(yīng)變點(diǎn)玻璃的密度與鈉鈣硅玻璃相比要重，多數(shù)情況下超過(guò)2.6。這樣不但有使顯示裝置的輕量化變得困難的問(wèn)題，而且還產(chǎn)生了由于玻璃基板自重而引起的垂度問(wèn)題。即，由玻璃基板的自重引起的垂度量(W)，如式(1)所示的那樣，與玻璃的密度(ρ)成比例增大。因此，如果玻璃基板大型化，垂度變得更大，有在基板的搬運(yùn)和移動(dòng)的工序中造成破損等不好的現(xiàn)象的問(wèn)題。
W＝c(ρ/E)(L4/t2)(1) W最大垂度，L兩邊支撐之間的距離，t板厚，ρ玻璃的密度， E玻璃的楊氏模量，c常數(shù) 再有，以往的高應(yīng)變點(diǎn)玻璃與鈉鈣硅玻璃相比要脆，所以在實(shí)施各種處理時(shí)有容易破裂的問(wèn)題。一般，玻璃的破裂被認(rèn)為是以損傷(裂縫)作為起點(diǎn)引起的脆性破壞，對(duì)于這一破壞的抵抗性稱為破壞韌性(KIC)。因此，為了改善上述破裂問(wèn)題，KIC高的玻璃是必要的。
本發(fā)明的目的在于，為了解決這些問(wèn)題，提供一種基板玻璃，其特征為具有和鈉鈣硅玻璃同等程度的線性膨脹系數(shù)，同時(shí)應(yīng)變點(diǎn)和KIC高，密度低。
按照本發(fā)明，以重量％表示，含有SiO263～69、Al2O30.5～5、Na2O2～7、K2O8～17、MgO10～18、CaO0～7、SrO0～3、BaO0～3、ZrO20.5～7，且應(yīng)變點(diǎn)為570℃或以上的平板顯示器用基板玻璃。

具體實(shí)施例方式 按照本發(fā)明，可提供具有與鈉鈣玻璃同等程度的熱膨脹系數(shù)，密度低，并且破壞韌性KIC高的高應(yīng)變點(diǎn)玻璃，這種玻璃作為PDP、EL以及FED等的電子顯示器用玻璃基板極為適用。
根據(jù)本發(fā)明的上述玻璃，基本上，以重量％表示也可以是由SiO2為63～69、Al2O3為0.5～5、Na2O為2～7、K2O為8～17、MgO為10～18、CaO為0～7、SrO為0～3、BaO為0～3、ZrO2為0.5～7構(gòu)成的玻璃。
SiO2是玻璃的主要成分，在重量％上不足63％不能得到所希望的破壞韌性KIC同時(shí)玻璃的耐熱性或化學(xué)耐久性惡化。另一方面，如超過(guò)69％，玻璃熔融液的高溫粘度變高，玻璃形成變得困難。另外，玻璃的線性熱膨脹系數(shù)變得過(guò)小，和構(gòu)成顯示器屏幕的其他部件的匹配性變得惡化。因此，使其為63～69％，優(yōu)選64～68％的范圍。
Al2O3是使應(yīng)變點(diǎn)和破壞韌性KIC變高的成分，是必須的成分。在重量％上不足0.5％的話，玻璃的應(yīng)變點(diǎn)和破壞韌性KIC降低，另一方面，如超過(guò)5％，玻璃熔融液的高溫粘度變高，同時(shí)失透傾向增大，因而玻璃成型變得困難。因此，使其為0.5～5％，優(yōu)選1～4％的范圍。
Na2O和K2O一起都用作玻璃熔融時(shí)的助熔劑，另外，在將玻璃的線性膨脹系數(shù)維持在適當(dāng)大小上是不可欠缺的。如果不足2％，作為助溶劑的效果不充分，再者線性膨脹系數(shù)變得過(guò)低。如超過(guò)7％則應(yīng)變點(diǎn)降低過(guò)多。因此，使其為2～7％，優(yōu)選3～6％的范圍。
K2O在顯示和Na2O同樣的作用效果的同時(shí)，由于和Na2O的混合堿效果，抑制了堿離子的移動(dòng)，是使玻璃的體積電阻率提高的必須成分。如果不足8％，這些作用不充分，如果超過(guò)17％線性膨脹系數(shù)變得過(guò)大，且應(yīng)變點(diǎn)也降低過(guò)多。
K2O含量為14～17％，進(jìn)一步15～17％也可以。在這樣的K2O含量的場(chǎng)合，本發(fā)明的玻璃有時(shí)定義為第1玻璃。與此相對(duì)，K2O含量也可以是8～15％，進(jìn)一步8～14％，進(jìn)一步10～13％。在這樣的K2O含量的場(chǎng)合，本發(fā)明的玻璃有時(shí)定義為第2玻璃。
MgO是可以使玻璃的破壞韌性KIC增大，同時(shí)使應(yīng)變點(diǎn)也上升的必須成分。不足10％，這些作用不充分。另一方面，如果超過(guò)18％，則失透傾向變大，因而玻璃成型變得困難。因此，使其為10～18％，優(yōu)選10.5～16％的范圍。
CaO雖不是必須成分，但在具有使玻璃熔解時(shí)的熔融玻璃的粘度下降的作用的同時(shí)，具有使玻璃的應(yīng)變點(diǎn)上升的作用。因此，也可以含有直到7％或以下。超過(guò)7％，則使玻璃的硬度上升，破壞韌性KIC降低，所以優(yōu)選在7％或以下的范圍引入。
SrO和BaO雖不是必須成分，但在CaO的共同存在下，具有使玻璃熔融液的高溫粘度下降，抑制失透發(fā)生的作用。如果超過(guò)3％，則線性膨脹系數(shù)變得過(guò)大，所以優(yōu)選分別在3％或以下的范圍。
ZrO2是具有使玻璃的應(yīng)變點(diǎn)上升，提高玻璃的化學(xué)耐久性的效果的必須成分，優(yōu)選含有0.5％或以上。如果超過(guò)7％，則密度上升，不能維持所希望的值。因此，使其為0.5～7％，優(yōu)選1～6％的范圍。
B2O3雖不是必須成分，但具有降低玻璃熔解時(shí)的熔融玻璃的粘度的作用，同時(shí)，具有減小失透傾向的作用，所以，也可含有5％或以下。如果超過(guò)5％，則應(yīng)變點(diǎn)降低過(guò)度，優(yōu)選在5％或以下的范圍內(nèi)引入。
Li2O雖不是必須成分，但降低玻璃的高溫粘度，促進(jìn)玻璃原料的熔融。但是，如果含3％或以上，則應(yīng)變點(diǎn)降低過(guò)度，優(yōu)選在3％或以下的范圍內(nèi)引入。
按照本發(fā)明所例示的方式的玻璃基本上由上述成分所構(gòu)成，但在不損壞本發(fā)明的目的的范圍內(nèi)也可以含有以重量％表示總量不超過(guò)3％的其他成分。例如，為了改善玻璃的熔解、澄清、成型性能，也可以含有總量直到1％的SO3、Cl、F、As2O3等。另外，為了使玻璃著色，也可以含有總量直到1％的Fe2O3、CoO、NiO等。為了防止PDP的電子線的褐色化等也可以分別含有直到1％的TiO2以及CeO2，或含有總量直到1％的TiO2和CeO2。
應(yīng)變點(diǎn)不足570℃，在玻璃基板上配置電極線圖形、進(jìn)一步用低熔點(diǎn)玻璃形成絕緣被覆時(shí)等，在屏幕制造上實(shí)施各種熱處理時(shí)，容易出現(xiàn)基板玻璃的彎曲和收縮等變形的所謂不好的現(xiàn)象。
另外，本發(fā)明的玻璃在30℃～300℃的平均線性熱膨脹系數(shù)也可以在70×10-7/℃～90×10-7/℃的范圍內(nèi)。如果超出該范圍，和構(gòu)成顯示器屏幕的其他部件的相容性有時(shí)變差。
還有，本發(fā)明的第1玻璃在30℃～300℃的平均線性熱膨脹系數(shù)也可以在86×10-7/℃～90×10-7/℃的范圍內(nèi)，進(jìn)一步可以在87×10-7/℃～88×10-7/℃的范圍內(nèi)。這些范圍內(nèi)，如果是在后者的范圍內(nèi)，平均線性熱膨脹系數(shù)和一般用浮法作成的鈉鈣硅玻璃的平均線性熱膨脹系數(shù)幾乎相等。而，本發(fā)明的第2玻璃在30℃～300℃的平均線性熱膨脹系數(shù)也可以在70×10-7/℃～85×10-7/℃的范圍內(nèi)。
再有，本發(fā)明的玻璃的破壞韌性KIC也可以是0.7MPa·m1/2或以上。破壞韌性KIC不足0.7MPa·m1/2，則在顯示器的制造工序中，可能會(huì)出現(xiàn)容易破裂的問(wèn)題。
進(jìn)一步還有，本發(fā)明的玻璃，密度可以不足2.6g/cm3。密度如果在2.6g/cm3或以上，則變得比一般的鈉鈣硅玻璃的值還要大，在顯示器大型化的場(chǎng)合，可能會(huì)產(chǎn)生由于玻璃基板的自重引起的變形或破裂等不好的現(xiàn)象。
在下面表1中所示的非限定的實(shí)施例1～5以及表2中所示的非限定的實(shí)施例1～8分別例證了本發(fā)明的第1玻璃和第2玻璃。與此相對(duì)，表3中所示的比較例1～4是和這些相對(duì)照的例子。(實(shí)施例1～5，實(shí)施例1～8以及比較例1～4) (玻璃的制造) 將含有硅砂、氧化鋁、碳酸鈉、硫酸鈉、碳酸鉀、氧化鎂、碳酸鈣、碳酸鍶、碳酸鋇以及硅酸鋯的配合原料填充到鉑坩堝中，在電爐內(nèi)1500～1600℃，加熱熔融約6小時(shí)。加熱熔融當(dāng)中用鉑棒攪拌玻璃熔融液使玻璃均化。接著，將熔融玻璃注入模型中，移入保持在600～700℃的電爐中以使其緩慢變冷，在該爐內(nèi)冷卻，得到表1的實(shí)施例1～5、表2的實(shí)施例1～8以及表3的比較例1～4中所示組成的玻璃。得到的玻璃是沒(méi)有氣泡和條紋的均質(zhì)玻璃。
關(guān)于這些玻璃，應(yīng)變點(diǎn)(℃)、平均線性熱膨脹系數(shù)(10-7/℃)、破壞韌性KIC(MPa·m1/2)以及密度(g/cm3)根據(jù)以下的方法測(cè)定。
應(yīng)變點(diǎn)根據(jù)JIS R3103-2的規(guī)定用壓梁法測(cè)定。線性熱膨脹系數(shù)使用熱功分析裝置TMA8310(理學(xué)電機(jī)(株)制造)測(cè)定30～300℃的平均線性熱膨脹系數(shù)。破壞韌性使用微小硬度計(jì)DMH-2(松澤精機(jī)(株)制造)，根據(jù)JIS R1607中記載的精細(xì)陶瓷的破壞韌性試驗(yàn)方法(壓頭壓入法)算出。密度根據(jù)阿基米德法對(duì)無(wú)泡的玻璃(約50g)進(jìn)行測(cè)定。
[表1] [表2] [表3] (結(jié)果) 表1中的實(shí)施例1～5的玻璃以及表2中的實(shí)施例1～8的玻璃分別對(duì)應(yīng)于本發(fā)明的第1以及第2玻璃。比較例1的玻璃是鈉鈣硅玻璃。比較例2～4的玻璃是以往的高應(yīng)變點(diǎn)玻璃。比較例1的鈉鈣硅玻璃，雖然其密度不足2.6、破壞韌性KIC為0.7MPa·m1/2，但應(yīng)變點(diǎn)表現(xiàn)出顯著低于比較例2～4的高應(yīng)變點(diǎn)玻璃。另一方面，比較例2～4的高應(yīng)變點(diǎn)玻璃，雖然應(yīng)變點(diǎn)大于等于580℃，但表現(xiàn)出密度超過(guò)2.6，并且破壞韌性KIC為不足0.7MPa·m1/2。
與此相對(duì)，表1中的實(shí)施例1～5以及表2中的實(shí)施例1～8的玻璃，在應(yīng)變點(diǎn)為大于等于570℃足夠高的同時(shí)，密度不足2.6，破壞韌性KIc超過(guò)0.75MPa·m1/2，充分滿足大于等于0.7MPa·m1/2。因此，可知本發(fā)明的玻璃在具有和鈉鈣硅玻璃同等的線性膨脹系數(shù)、和以往的高應(yīng)變點(diǎn)玻璃同等的耐熱性的同時(shí)，密度低，破壞韌性也高。
權(quán)利要求
1.平板顯示裝置用基板玻璃，以重量％表示，含有SiO2 63～69、Al2O3 0.5～5、Na2O 2～7、K2O 8～17、MgO 10～18、CaO 0～7、SrO 0～3、BaO 0～3、ZrO2 0.5～7，并且應(yīng)變點(diǎn)為570℃或以上。
2.權(quán)利要求1所述的平板顯示裝置用基板玻璃，以重量％表示，基本上由SiO2 63～69、Al2O3 0.5～5、Na2O 2～7、K2O 8～17、MgO 10～18、CaO 0～7、SrO 0～3、BaO 0～3、ZrO2 0.5～7構(gòu)成。
3.權(quán)利要求1或2所述的平板顯示裝置用基板玻璃，其中，含有14～17重量％的K2O。
4.權(quán)利要求1或2所述的平板顯示裝置用基板玻璃，其中，含有8～15重量％的K2O。
5.權(quán)利要求1或2所述的平板顯示裝置用基板玻璃，其特征為，30℃～300℃的平均線性熱膨脹系數(shù)為70×10-7/℃～90×10-7/℃。
6.權(quán)利要求3所述的平板顯示裝置用基板玻璃，其特征為，30℃～300℃的平均線性熱膨脹系數(shù)為86×10-7/℃～90×10-7/℃。
7.權(quán)利要求4所述的平板顯示裝置用基板玻璃，其特征為，30℃～300℃的平均線性熱膨脹系數(shù)為70×10-7/℃～85×10-7/℃。
8.權(quán)利要求1～7的任一項(xiàng)所述的平板顯示裝置用基板玻璃，其特征為，破壞韌性KIC為大于等于0.7MPa·m1/2。
9.權(quán)利要求1～8的任一項(xiàng)所述的平板顯示裝置用基板玻璃，其特征為，密度為不足2.6g/cm3。
全文摘要
本發(fā)明涉及以重量％表示含有SiO2 63～69、Al2O3 0.5～5、Na2O 2～7、K2O 8～17、MgO 10～18、CaO 0～7、SrO 0～3、BaO 0～3、ZrO2 0.5～7，并且應(yīng)變點(diǎn)大于等于570℃的平板顯示裝置用基板玻璃。
文檔編號(hào)H01J17/16GK1964926SQ20058000755
公開(kāi)日2007年5月16日 申請(qǐng)日期2005年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月2日
發(fā)明者都築達(dá)也, 町下汎史 申請(qǐng)人:中央硝子株式會(huì)社