JP2003335548A - 無アルカリガラス及びこれを用いたディスプレイ用ガラス基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＴＦＴ−ＬＣＤ用ガラス基板に要求される特
性を満足し、しかも、ガラス基板の軽量化のために、ア
ルカリ土類金属の含有量を低減させても、ガラスの溶融
性が低下しない無アルカリガラスを提供することであ
る。 【構成】 本発明の無アルカリガラス基板は、質量百分
率で、ＳｉＯ₂ ５３〜７０％、Ａｌ₂Ｏ₃ １０〜１９
％、Ｂ₂Ｏ₃ ８〜２０％、ＭｇＯ ０〜１０％、ＣａＯ
０〜１０％、ＳｒＯ ０〜１０％、ＢａＯ ０〜１０
％、ＺｎＯ ０〜１０％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＢａＯ＋Ｓ
ｒＯ＋ＺｎＯ ０〜１２％、ＺｒＯ₂ ０〜５％、Ｐ₂Ｏ
₅ ０．１〜１０％、ＳｎＯ₂ ０〜５％、Ｓｂ₂Ｏ₃ ０
〜５％、Ｃｌ ０〜３％の組成を有し、実質的にアルカ
リ金属酸化物を含有せず、密度が２．４５ｇ／ｃｍ³以
下、歪点が６００℃以上であることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶ディスプレイ、Ｅ
Ｌディスプレイ等のフラットディスプレイ基板及び、電
荷結合素子（ＣＣＤ）、等倍近接型固体撮像素子（ＣＩ
Ｓ）等のイメージセンサーや太陽電池用のガラス基板と
して適した無アルカリガラス及びそれを用いたディスプ
レイ用ガラス基板に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、液晶ディスプレイ、ＥＬディ
スプレイ等のフラットディスプレイ基板として、ガラス
基板が広く使用されている。

【０００３】特に薄膜トランジスタ型アクティブマトリ
ックス液晶ディスプレイ（ＴＦＴ−ＬＣＤ）等の電子デ
バイスは、薄型で消費電力も少ないことから、カーナビ
ゲーションや、デジタルカメラのファインダー、近年で
はパソコンのモニターやＴＶ用など、様々な用途に使用
されている。

【０００４】ＴＦＴ−ＬＣＤパネルメーカーでは、ガラ
スメーカーで成形されたガラス基板（素板）の上に複数
個分のデバイスを作製した後、デバイス毎に分割切断し
て製品とすることによって、生産性の向上、コストダウ
ンを図っている。近年、ＴＶやパソコンのモニター等の
用途においては、デバイスそのものにも大型のものが要
求されており、これらのデバイスを多面取りするため
に、１０００×１２００ｍｍといった大面積のガラス基
板が要求されている。

【０００５】また携帯電話やノート型パソコンといった
携帯型のデバイスにおいては、携帯時の利便性から、機
器の軽量化が要求されており、ガラス基板にも軽量化が
要求されている。ガラス基板の軽量化を図るには、基板
を薄肉化することが有効であり、現在、ＴＦＴ−ＬＣＤ
用ガラス基板の標準の厚みは約０．７ｍｍと非常に薄く
なっている。

【０００６】ところが、上記のような大型、薄肉のガラ
ス基板は、自重によるたわみが大きく、そのことが製造
工程において大きな問題になっている。

【０００７】すなわち、この種のガラス基板は、ガラス
メーカーで成形された後、切断、徐冷、検査、洗浄等の
工程を通過する。これらの工程中、ガラス基板は、複数
段の棚が形成されたカセットに出し入れされる。このカ
セットは、左右の内側２面、あるいは左右および奥の内
側３面に形成された棚に、ガラス基板の両辺、あるいは
３辺を載置するようにして水平方向に保持できるように
なっているが、大型で、薄型のガラス基板はたわみ量が
大きいため、ガラス基板をカセットの棚に入れる際に、
ガラス基板の一部が、カセットや他のガラス基板に接触
して破損したり、カセットの棚からガラス基板を取り出
す際に、大きく揺動して不安定となりやすい。またディ
スプレイメーカーにおいても、同じ形態のカセットが使
用されているため、同様の問題が発生している。

【０００８】このようなガラス基板の自重によるたわみ
量は、ガラスの密度に比例し、ヤング率に反比例して変
化する。従ってガラス基板のたわみ量を小さく抑えるた
めには、ヤング率／密度の比で表される比ヤング率を高
くする必要がある。比ヤング率を高めるためには、ヤン
グ率が高く、しかも密度の低いガラス材質が必要となる
が、同じ比ヤング率でも、より密度の低いガラスでは、
軽くなる分だけ同一重量のガラスの板厚を厚くできる。
ガラスのたわみ量は板厚の二乗に反比例して変化するの
で、板厚を厚くすることによるたわみ低減への効果は非
常に大きい。ガラスの密度を下げることはガラスの軽量
化を図る上でも大きな効果があるので、ガラスの密度は
できるだけ小さい方が良い。

【０００９】一般に、この種の無アルカリガラスには、
比較的多量のアルカリ土類金属酸化物が含有されてい
る。ガラスの低密度化を図るためには、アルカリ土類金
属酸化物の含有量を低減することが有効であるが、アル
カリ土類金属酸化物はガラスの溶融性を促進させる成分
であるため、その含有量を減らすと溶融性が低下する。
ガラスの溶融性が低下すると、ガラス中に泡、異物等の
内部欠陥が発生しやすくなる。ガラス中の泡や異物は、
光の透過を妨げるため、ディスプレイ用ガラス基板とし
ては致命的な欠陥となるが、このような内部欠陥を抑え
るためには、ガラスを高温で長時間溶融しなければなら
ない。

【００１０】しかしながら高温での溶融はガラス溶融窯
への負担を増加させる。例えば、窯に使用されているア
ルミナやジルコニアといった耐火物は、高温になればな
るほど激しく浸食され、窯のライフサイクルも短くな
る。また、高温で使用可能な部材は限られるため、使用
される全ての部材が割高になる。更に、窯の内部を常に
高温に保つためのランニングコストは低温で溶融するガ
ラスに比べて高くなる等、高温での溶融はガラスを生産
する上で非常に不利なものであるため、低温で溶融する
ことが可能な無アルカリガラスが求められている。

【００１１】また、この種のガラス基板にとっては耐熱
衝撃性も重要な要求課題である。ガラス基板の端面には
面取りを行ったとしても微細な傷やクラックが存在して
おり、熱による引張り応力が傷やクラックに集中して働
くと、時としてガラス基板が割れることがある。ガラス
の破損はラインの稼働率を下げるだけでなく、破損の際
に生じた微細なガラス粉が別のガラス基板上に付着し、
断線不良やパターニング不良等を引き起こす恐れが大き
い。

【００１２】ところでＴＦＴ−ＬＣＤの最近の開発方向
として、大画面化、軽量化以外に、高精細化、高速応答
化、高開口率化などの高性能化が挙げられ、特に近年で
は、液晶ディスプレイの高性能化および軽量化を目的と
して、多結晶シリコンＴＦＴ−ＬＣＤ（ｐ−Ｓｉ・ＴＦ
Ｔ−ＬＣＤ）の開発が盛んにおこなわれている。従来の
ｐ−Ｓｉ・ＴＦＴ−ＬＣＤでは、その製造工程温度が８
００℃以上と非常に高かったため、石英ガラス基板しか
用いることができなかった。しかし最近の開発により、
製造工程温度が４００〜６００℃まで低下しており、現
在大量に生産されているアモルファスシリコンＴＦＴ−
ＬＣＤ（ａ−Ｓｉ・ＴＦＴ−ＬＣＤ）と同様に、無アル
カリガラス基板が用いられるようになってきた。

【００１３】ｐ−Ｓｉ・ＴＦＴ−ＬＣＤの製造工程は、
ａ−Ｓｉ・ＴＦＴ−ＬＣＤの製造工程に比べ、熱処理工
程が多く、ガラス基板は急加熱と急冷が繰り返されるた
め、ガラス基板への熱衝撃はより一層大きくなる。更
に、上記したようにガラス基板は大型化しており、ガラ
ス基板に温度差がつきやすくなるだけでなく、端面に微
少なキズ、クラックが発生する確率も高くなり、熱工程
中で基板が破壊する確率が高くなる。この問題を解決す
る最も根本的かつ有効な方法は、熱膨張差から生じる熱
応力を減らすことであり、そのため熱膨張係数の低いガ
ラスが求められている。また熱膨張係数を低下させると
ｐ−Ｓｉ等の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）材料との熱膨
張差が小さくなり、ガラス基板のそりが発生し難くなる
ため好ましい。

【００１４】またｐ−Ｓｉ・ＴＦＴ−ＬＣＤの製造工程
温度は、最近低くなったとは言っても、未だａ−Ｓｉ・
ＴＦＴ−ＬＣＤの製造工程温度に比べてかなり高い。ガ
ラス基板の耐熱性が低いと、ｐ−Ｓｉ・ＴＦＴ−ＬＣＤ
の製造工程中で、ガラス基板が４００〜６００℃の高温
にさらされた時に、熱収縮と呼ばれる微小な寸法収縮が
起こり、これがＴＦＴの画素ピッチのずれを引き起こし
て表示不良の原因となる恐れがある。またガラス基板の
耐熱性が更に低いと、ガラス基板の変形、そり等が起こ
る恐れがある。さらに成膜等の液晶製造工程でガラス基
板が熱収縮してパターンずれが起こる。このような問題
が生じないように、耐熱性に優れたガラスが要求されて
いる。

【００１５】さらにＴＦＴ−ＬＣＤ用ガラス基板の表面
には、透明導電膜、絶縁膜、半導体膜、金属膜等が成膜
され、しかもフォトリソグラフィーエッチング（フォト
エッチング）によって種々の回路やパターンが形成され
る。また、これらの成膜、フォトエッチング工程におい
て、ガラス基板には、種々の熱処理や薬品処理が施され
る。

【００１６】従ってガラス中にアルカリ金属酸化物（Ｎ
ａ₂Ｏ、Ｋ₂Ｏ、Ｌｉ₂Ｏ）が含有されていると、熱処理
中にアルカリイオンが成膜された半導体物質中に拡散
し、膜特性の劣化を招くため、実質的にアルカリ金属酸
化物を含有しないことや、フォトエッチング工程におい
て使用される種々の酸、アルカリ等の薬品によって劣化
しないような耐薬品性を有することが要求される。

【００１７】一般にＴＦＴアレイプロセスは、成膜工程
→レジストパターン形成→エッチング工程→レジスト剥
離工程の繰り返しで構成される。エッチング液としては
Ａｌ、Ｍｏ系膜のエッチングにはリン酸系溶液、ＩＴＯ
系膜のエッチングには王水（ＨＣｌ＋ＨＮＯ₃）系溶
液、ＳｉＮ_X、ＳｉＯ₂膜等のエッチングにはバッファー
ドフッ酸（ＢＨＦ）溶液など、多種多様な薬液が使用さ
れ、それらは低コスト化を考慮して、使い捨てではな
く、循環の液系フローをもって管理されている。

【００１８】ガラス基板の耐薬品性が低いと、エッチン
グの際、薬液とガラス基板との反応生成物が、循環フロ
ー系のフィルターをつまらせたり、不均質エッチングに
よってガラス表面に白濁をおこす、あるいはエッチング
液の成分が変化することによって、エッチングレートが
不安定になる等、様々な問題を引き起こす可能性があ
る。特にＢＨＦに代表されるフッ酸系の薬液はガラス基
板を強く浸食するため、上記のような問題が発生しやす
い。従って特に耐ＢＨＦ性に優れていることが要求され
ている。

【００１９】ガラス基板の耐薬品性については浸食量が
小さいだけでなく、外観変化を引き起こさないことが重
要である。薬液処理によってガラスの外観が白濁や荒れ
などの変化を起こさないことは、光の透過率が重要なデ
ィスプレイ基板として不可欠な特性である。

【００２０】この浸食量と外観変化の評価結果は、特に
耐ＢＨＦ性について必ずしも一致せず、例えば同じ浸食
量を示すガラスであっても、その組成によって薬品処理
後に外観変化を引き起こしたり、引き起こさなかったり
する場合がある。

【００２１】またＴＦＴ−ＬＣＤ用ガラス基板は、主と
してダウンドロー法やフロート法により成形される。ダ
ウンドロー法の例としては、スロットダウンドロー法や
オーバーフローダウンドロー法等が挙げられ、ダウンド
ロー法で成形したガラス基板は研磨加工が不要であるた
め、コストダウンを図りやすいという利点がある。ただ
しダウンドロー法によってガラス基板を成形する場合に
は、ガラスが失透しやすいため、耐失透性に優れたガラ
スが要求される。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】現在、ＴＦＴ−ＬＣＤ
用ガラス基板としては、コーニング社製の１７３７ガラ
スや日本電気硝子株式会社製のＯＡ−１０ガラス等が市
販されている。しかし、これらのガラスは耐熱性には優
れているが、いずれもガラスの溶融性を促進させるため
にアルカリ土類金属酸化物を多く含有しており密度が高
い。そのため、ガラス基板を製造した際、自重によるた
わみが大きく大型、薄肉化を図ることが困難であった。

【００２３】本発明の目的は、ＴＦＴ−ＬＣＤ用ガラス
基板に要求される特性を満足し、しかも、ガラス基板の
軽量化のために、アルカリ土類金属の含有量を低減させ
ても、ガラスの溶融性が低下しない無アルカリガラスを
提供することである。

【００２４】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、種々の実
験を繰り返した結果、ＴＦＴ−ＬＣＤに使用されるガラ
ス基板に要求される諸特性を満足し、溶融性にも優れた
ガラス組成を見いだし、本発明として提案するものであ
る。

【００２５】すなわち、本発明の無アルカリガラス基板
は、質量百分率で、ＳｉＯ₂ ５３〜７０％、Ａｌ₂Ｏ₃
１０〜１９％、Ｂ₂Ｏ₃ ８〜２０％、ＭｇＯ ０〜１
０％、ＣａＯ ０〜１０％、ＳｒＯ ０〜１０％、Ｂａ
Ｏ ０〜１０％、ＺｎＯ ０〜１０％、ＭｇＯ＋ＣａＯ
＋ＢａＯ＋ＳｒＯ＋ＺｎＯ ０〜１２％、ＺｒＯ₂０〜
５％、Ｐ₂Ｏ₅ ０．１〜１０％、ＳｎＯ₂ ０〜５％、
Ｓｂ₂Ｏ₃ ０〜５％、Ｃｌ ０〜３％の組成を有し、実
質的にアルカリ金属酸化物を含有せず、密度が２．４５
ｇ／ｃｍ³以下、歪点が６００℃以上であることを特徴
とする。

【００２６】

【作用】無アルカリガラスにおいて、ＲＯ／Ａｌ₂Ｏ₃の
値は、ムライト、アノーサイト等の失透異物の析出のし
易さを示す目安となり、この値が小さくなると失透傾向
が強くなる。ところで、ガラスの密度を低下させるに
は、ガラス中のアルカリ土類金属酸化物ＲＯ（Ｒ：Ｍ
ｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）の含有量を低減させるのが最も
有効である。しかし、ガラス中のＲＯ含有量を低減させ
ると、ＲＯ／Ａｌ₂Ｏ₃の値が小さくなり、ガラスの液相
温度が著しく上昇し、ガラスが失透しやすくなる。その
結果、ガラスの成形性を悪化させる。密度を低下させ
て、且つ、失透が起こらないように、ＲＯと共に、Ａｌ
₂Ｏ₃の含有量も低減してＲＯ／Ａｌ₂Ｏ₃の値を大きくな
るようにすることも考えられるが、この場合は、ガラス
の歪点が低下する。

【００２７】歪点を維持し、且つ、低密度化を達成しよ
うとすれば、ＲＯ／Ａｌ₂Ｏ₃の値が低い組成域となる
が、本発明の無アルカリガラスでは、Ｐ₂Ｏ₅を必須成分
として含有させているため、このような組成域において
も、ガラスを失透させることなく、ガラスの低密度化を
図ることができる。また、Ａｌ₂Ｏ₃の含有量を低減させ
なくても、失透を抑えることができるため、ガラスの歪
点の低下も抑えることができる。尚、失透を抑えるため
の効果的なＰ₂Ｏ₅の添加量としては、（ＭｇＯ＋ＣａＯ
＋ＢａＯ＋ＳｒＯ）／Ａｌ₂Ｏ₃のモル比をｘとし、Ｐ₂
Ｏ₅の含有量（モル百分率）をｙとした際、ｙ≧−０．
５ｘ＋０．５５の関係になるように調整することが望ま
しい。

【００２８】本発明の無アルカリガラスは、歪点、密
度、溶融性、成形性以外にも、ＴＦＴ−ＬＣＤに使用さ
れるガラス基板に要求される諸特性、即ち、熱膨張係
数、耐薬品性、比ヤング率等を考慮して組成を規定した
ものである。

【００２９】以下、本発明の無アルカリガラスのその他
の成分を限定した理由を説明する。

【００３０】本発明におけるＳｉＯ₂の含有量は５３〜
７０％である。５３％より少ないと、耐薬品性、特に耐
酸性が悪化し、また低密度化を図ることが困難となる。
また７０％より多いと、高温粘度が高くなり、溶融性が
悪くなると共に、ガラス中にクリストバライトが生じ易
くなる。ＳｉＯ₂の好ましい範囲は５５〜６８％、より
好ましくは５５〜６５％である。

【００３１】Ａｌ₂Ｏ₃の含有量は１０〜１９％である。
１０％より少ないと、歪点が低下する。またＡｌ₂Ｏ₃に
はガラスのヤング率を向上させ、比ヤング率を高める働
きがあるが、１０％より少ないとヤング率が低下する。
また１９％より多いと液相温度が高くなり、耐失透性が
低下する。Ａｌ₂Ｏ₃の好ましい範囲は１０〜１８％、よ
り好ましくは１０〜１６．９％である。

【００３２】Ｂ₂Ｏ₃は融剤として働き、粘性を下げ溶融
性を改善する成分である。Ｂ₂Ｏ₃の含有量は８〜２０％
である。８％より少ないと、融剤としての働きが不十分
となると共に、耐バッファードフッ酸性が悪化する。ま
た２０％より多いと、ガラスの歪点が低下し、耐熱性が
低下すると共に耐酸性が悪化する。さらにヤング率が低
下するため、比ヤング率が低下する。Ｂ₂Ｏ₃の好ましい
範囲は１０〜２０％、より好ましくは１０〜１６％であ
る。

【００３３】ＭｇＯは、歪点を低下させることなく、高
温粘性を下げ、ガラスの溶融性を改善する。またアルカ
リ土類金属酸化物の中では最も密度を下げる効果があ
る。しかしながら多量に含有すると液相温度が上昇し、
耐失透性が低下する。またＭｇＯはバッファードフッ酸
と反応して生成物を形成し、ガラス基板表面の素子上に
固着したり、ガラス基板に付着してこれを白濁させる恐
れがあるため、その含有量には制限がある。従ってＭｇ
Ｏの含有量は０〜１０％、好ましい範囲は０〜８％、よ
り好ましくは０〜６％、さらには０〜０．５％である。

【００３４】ＣａＯも、ＭｇＯと同様に歪点を低下させ
ることなく、高温粘性を下げ、ガラスの溶融性を著しく
改善する成分であり、その含有量は０〜１０％である。
１０％より多いと、バッファードフッ酸と反応して生成
物を形成し、ガラス基板表面の素子上に固着したり、ガ
ラス基板に付着してこれを白濁させる恐れがある。Ｃａ
Ｏの好ましい範囲は２〜１０％、より好ましくは２〜８
％である。

【００３５】ＳｒＯは、ガラスの耐薬品性、耐失透性を
向上させる成分であり、その含有量は０〜１０％であ
る。１０％より多いと、ガラスの密度や熱膨張係数が上
昇する。ＳｒＯの好ましい範囲は０〜６％、より好まし
くは０〜１．５％である。

【００３６】ＢａＯもＳｒＯと同様にガラスの耐薬品
性、耐失透性を向上させる成分であり、その含有量は０
〜１０％である。１０％より多いと、ガラスの密度や熱
膨張係数が上昇する。ＢａＯの好ましい範囲は０〜６
％、より好ましくは０〜２．２％である。

【００３７】ＺｎＯは、ガラス基板の耐バッファードフ
ッ酸性を改善すると共に溶融性を改善する成分であり、
その含有量は０〜１０％である。１０％より多いと、ガ
ラスが失透しやすくなり、歪点も低下する上、密度が上
昇するため好ましくない。ＺｎＯの好ましい範囲は０〜
３％、より好ましくは０〜０．９％である。

【００３８】ＭｇＯ、ＣａＯ、ＢａＯ、ＳｒＯ、ＺｎＯ
の各成分は混合して含有させることによりガラスの液相
温度を著しく下げ、ガラス中に結晶異物を生じさせ難く
するため、ガラスの溶融性、成形性を改善する効果があ
る。しかしながら、これらの合量が１２％より多くなる
と、密度が上昇し、ガラス基板の軽量化が図れなくなる
上、比ヤング率が低下するため好ましくない。これら成
分の合量の好ましい範囲は０〜１０％、より好ましい範
囲は０〜８．５％、さらには４〜８．５％である。

【００３９】ＺｒＯ₂は、ガラスの耐薬品性、特に耐酸
性を改善し、ヤング率を向上させる成分であるが、５％
より多くなると、液相温度が上昇し、ジルコンの失透異
物が出易くなるため好ましくない。ＺｒＯ₂の好ましい
範囲は０〜３％、より好ましくは０〜１％である。

【００４０】Ｐ₂Ｏ₅は、ガラスの失透を抑え、高歪点、
低密度のガラスを得るための必須成分である。つまり、
ガラスの歪点を維持した状態でガラスの密度を低下させ
るために、ＲＯ／Ａｌ₂Ｏ₃の値を小さくしても、Ｐ₂Ｏ₅
を含有することによりガラスの失透を抑えることができ
る。Ｐ₂Ｏ₅の含有量は０．１〜１０％である。０．１％
より少ないと、ガラスに失透が生じる。また１０％より
多いと、ガラスが分相、乳白すると共に、耐酸性が著し
く悪化するため好ましくない。Ｐ₂Ｏ₅の好ましい範囲は
０．１〜８％、より好ましくは０．１〜６％である。

【００４１】上記成分以外にも、本発明では、ガラスの
耐薬品性及び溶融性向上させるために、ＴｉＯ₂を５％
まで含有することができる。しかし、５％より多くなる
とガラスに着色を生じ、その透過率を減ずるためディス
プレイ用のガラス基板としては好ましくない。

【００４２】また、Ｙ₂Ｏ₃、Ｎｂ₂Ｏ₃、Ｌａ₂Ｏ₃も５％
程度まで含有することができる。これらの成分は歪点、
ヤング率等を高める働きがあるが、多く含有すると密度
が増大してしまうので好ましくない。

【００４３】更に本発明のガラスには、ガラス特性が損
なわれない限り、Ａｓ₂Ｏ₃、Ｓｂ₂Ｏ₃、Ｓｂ₂Ｏ₅、
Ｆ₂、Ｃｌ₂、ＳＯ₃、Ｃ、あるいはＡｌ、Ｓｉなどの金
属粉末等の清澄剤を５％まで含有させることができる。
また、ＣｅＯ₂、ＳｎＯ₂、Ｆｅ₂Ｏ₃なども清澄剤として
５％まで含有させることができる。

【００４４】ところで本発明のような無アルカリガラス
を溶融する場合、高温で働くＡｓ₂Ｏ₃が従来より清澄剤
として用いられてきた。しかし、近年、環境に配慮する
意味からＡｓ₂Ｏ₃のような環境負荷化学物質は使用しに
くくなってきた。ＳｎＯ₂は、Ａｓ₂Ｏ₃と同様に高温で
清澄力があり、本発明の無アルカリガラスを溶融するた
めの清澄剤として非常に効果的である。しかし、多く含
有させると失透を生じるため、その含有量は５％以下、
望ましくは２％以下に規制される。

【００４５】またＣｌは、無アルカリガラスの溶融を促
進する効果があり、これの添加により、ガラスを低温で
溶融し、清澄剤の働きを促進する、あるいはガラス溶融
コストを下げ、製造設備の長寿命化を図ることができ
る。しかし多く含有しすぎるとガラスの歪点を下げるた
め、望ましくは３％以下に規制される。Ｃｌ成分の原料
としては塩化バリウムなどアルカリ土類金属酸化物の塩
化物か、塩化アルミニウムのような原料などを用いるこ
とができる。

【００４６】さらに本発明の無アルカリガラスの清澄剤
としては、Ｓｂ₂Ｏ₃やＳｂ₂Ｏ₅も有効であるが、無アル
カリガラスは溶融温度が高いため、これらの清澄剤とし
ての効果はＡｓ₂Ｏ₃に比較すると小さい。よってＳｂ₂
Ｏ₃やＳｂ₂Ｏ₅を使用する場合には、量を増やすか、あ
るいはＣｌなどの溶融性を促進する成分との組み合わせ
により溶融温度を低下させることが望ましい。ただしＳ
ｂ₂Ｏ₃やＳｂ₂Ｏ₅を５％以上含有すると密度の上昇を招
くため、好ましくは２％以下、より好ましくは１．５％
以下に限定される。

【００４７】本発明において、清澄剤としてＡｓ₂Ｏ₃を
用いない場合には、Ｓｂ₂Ｏ₃、Ｓｂ ₂Ｏ₅、ＳｎＯ₂およ
びＣｌの群から選択された１種又は２種以上を０．００
５〜３．０％含有させることが好ましく、特にＳｂ₂Ｏ₃
＋Ｓｂ₂Ｏ₅ ０．０５〜２．０％、ＳｎＯ₂ ０．０１
〜１．０％、Ｃｌ ０．００５〜１．０％の割合で含有
させるのが最も好ましい。

【００４８】また、たわみ量を小さくし、ガラス基板を
カセットの棚へ出し入れする際の破損等を防止するため
に、ガラスの密度は２．４５ｇ／ｃｍ³以下（好ましく
は、２．４０ｇ／ｃｍ³以下）にする必要がある。

【００４９】また、熱工程でのガラス基板の熱収縮を抑
えるために、ガラスの歪点は６００℃以上であることが
必要である。

【００５０】上記特性以外にも、以下の特性を有するこ
とが望まれている。

【００５１】反りを小さくするに、ＴＦＴ材料とガラス
の熱膨張係数を近似させることが望ましく、３０〜３８
０℃の温度範囲におけるガラスの平均熱膨張係数が３６
×１０^-7／℃以下（好ましくは、２６〜３３×１０^-7／
℃）であること。

【００５２】ダウンドロー法で板状に成形しても失透が
発生しないように、液相温度が１２００℃以下（望まし
くは１１８０℃以下）、液相温度における粘度が１０
^5.0ｄＰａ・ｓ以上であること。

【００５３】ガラス基板のたわみ量を小さくするため
に、比ヤング率が、２７．５ＧＰａ／ｇ・ｃｍ^-3以上
（好ましくは２９．０ＧＰａ／ｇ・ｃｍ^-3以上）である
こと。

【００５４】ガラスの溶融を良好に行うために、１０
^2.5ｄＰａ・ｓの粘度におけるガラス融液の温度が１６
５０℃以下であること。

【００５５】１０％ＨＣｌ水溶液やバッファードフッ酸
にガラス基板を浸漬しても、目視による表面観察で白
濁、荒れがなく、優れた耐薬品性を有すること。

【００５６】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明
する。

【００５７】表１〜８は、本発明の実施例ガラス（試料
Ｎｏ．１〜２３）と、比較例ガラス（試料Ｎｏ．２４）
を示している。

【００５８】

【表１】

【００５９】

【表２】

【００６０】

【表３】

【００６１】

【表４】

【００６２】

【表５】

【００６３】

【表６】

【００６４】

【表７】

【００６５】

【表８】

【００６６】表中の各ガラス試料は次のようにして作製
した。

【００６７】まず表の組成となるようにガラス原料を調
合したバッチを白金坩堝に入れ、１６００℃で２４時間
溶融した後、カーボン板上に流し出して板状に成形し
た。こうして得られたガラス試料について、密度、熱膨
張係数、粘度、ヤング率、比ヤング率、耐ＢＨＦ性、耐
ＨＣｌ性、液相温度、液相粘度の各種特性を測定して表
に示した。

【００６８】表から明らかなように実施例であるＮｏ．
１〜２３の各ガラス試料は、アルカリ金属酸化物を含有
せず、密度が２．３６８ｇ／ｃｍ³以下、熱膨張係数が
２８〜３３×１０^-7／℃であり、歪点が６１８℃以上で
あった。また比ヤング率が２９．０ＧＰａ／ｇ・ｃｍ^-3
以上であり、耐ＢＨＦ性の評価において浸食量が０．９
μｍ以下、耐ＨＣｌ性の評価において浸食量が８．１μ
ｍ以下と優れており、外観評価においても変化が確認さ
れなかった。このことから実施例の各試料は、ＴＦＴ−
ＬＣＤ用ガラス基板として好適であることが理解でき
る。

【００６９】更に、これらの各試料は、高温粘度１０
^2.5ｄＰａ・ｓに相当する温度が１６５０℃以下である
ため溶融し易く、液相温度が１１７２℃以下、液相粘度
が１０ ^5.0ｄＰａ・ｓ以上であるため耐失透性に優れて
いた。このことから実施例の各試料は、生産性にも優れ
ていることが理解できる。

【００７０】それに対し、比較例であるＮｏ．２４のガ
ラス試料は、液相温度が１２２４℃であり、液相粘度は
１０^4.7ｄＰａ・ｓと低く、耐失透性及び成形性に劣る
と予想される。

【００７１】尚、表中の密度は、周知のアルキメデス法
によって測定した。

【００７２】熱膨張係数は、ディラトメーターを用い
て、３０〜３８０℃の温度範囲における平均熱膨張係数
を測定した。

【００７３】歪点、徐冷点は、ＡＳＴＭ Ｃ３３６−７
１の方法に基づいて測定した。これらの値が高いほど、
ガラスの耐熱性が高いということになる。軟化点は、Ａ
ＳＴＭ ３３８−９３の方法に基づいて測定した。また
粘度１０^4.0、１０^3.0、１０ ^2.5の各温度は、白金球引
き上げ法で測定した。高温粘度である１０^2.5ｄＰａ・
ｓに相当する温度は、溶融温度を示しており、この温度
が低いほど、溶融性に優れていることになる。

【００７４】ヤング率は、共振法により測定し、比ヤン
グ率は、ヤング率と密度の値から求めた。

【００７５】耐ＢＨＦ性と耐ＨＣｌ性については、次の
方法で評価した。まず各ガラス試料の両面を光学研磨し
た後、一部をマスキングしてから所定の濃度に調合した
薬液中で、定めた温度で定めた時間浸漬した。薬液処理
後、マスクをはずし、マスク部分と浸食部分の段差を表
面粗さ計で測定し、その値を浸食量とした。また各ガラ
ス試料の両面を光学研磨した後、所定の濃度に調合した
薬液中で、定めた温度で定めた時間浸漬してから、ガラ
ス表面を目視で観察し、ガラス表面が白濁したり、荒れ
たり、クラックが入っているものを×、全く変化の無い
ものを○とした。

【００７６】薬液及び処理条件は、耐ＢＨＦ性の浸食量
は、１３０ＢＨＦ溶液（ＮＨ₄ＨＦ：４．６質量％，Ｎ
Ｈ4Ｆ：３６質量％）を用いて２０℃、３０分間の処理
条件で測定した。外観評価は、６３ＢＨＦ溶液（ＨＦ：
６質量％，ＮＨ4Ｆ：３０質量％）を用いて、２０℃、
３０分間の処理条件で行った。また耐ＨＣｌ性の浸食量
は、１０質量％塩酸水溶液を用いて８０℃、２４時間の
処理条件で測定した。外観評価は、１０質量％塩酸水溶
液を用いて８０℃、３時間の処理条件で行った。

【００７７】液相温度は、各ガラス試料を粉砕し、標準
篩３０メッシュ（５００μｍ）を通過し、５０メッシュ
（３００μｍ）に残るガラス粉末を白金ボートに入れ、
温度勾配炉中に２４時間保持して、結晶の析出する温度
を測定したものである。

【００７８】液相粘度は、液相温度におけるガラスの粘
度を示す。液相温度が低く、液相粘度が高いほど、耐失
透性に優れ、成形性に優れることになる。ダウンドロー
法によって良好にディスプレイ用ガラス基板を成形する
ためには、液相温度を１２００℃以下、液相粘度を１０
^5.0ｄＰａ・ｓ以上にすることが望まれる。

【００７９】また実施例である試料Ｎｏ．１のガラスを
試験溶融炉で溶融し、オーバーフローダウンドロー法で
成形することによって、厚み０．５ｍｍのディスプレイ
用ガラス基板を作製した。このガラス基板の反りは０．
０７５％以下、うねり（ＷＣＡ）は０．１５μｍ以下
（カットオフｆｈ：０．８ｍｍ、ｆｌ：８ｍｍ）、表面
粗さ（Ｒｙ）は１００Å以下（カットオフλｃ：９μ
ｍ）であり、表面精度に優れ、液晶ディスプレイ用ガラ
ス基板として適したものであった。

【００８０】

【発明の効果】以上のように本発明の無アルカリガラス
は、Ｐ₂Ｏ₅を必須成分として含有しているため、失透が
起こりやすい組成域においても、失透しにくく、溶融性
及び歪点を維持しながら、低密度化を達成することがで
きる。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H090 JB02 JD06 JD09 JD17 2H092 JA24 KB21 NA11 NA26 PA01 4G062 AA01 BB01 BB05 BB06 CC04 DA06 DB04 DC03 DC04 DD02 DD03 DE01 DE02 DE03 DF01 EA01 EB01 EC01 ED01 ED02 ED03 EE01 EE02 EE03 EF01 EF02 EF03 EG01 EG02 EG03 FA01 FB01 FC01 FD01 FE01 FE02 FE03 FF01 FG01 FH01 FJ01 FK01 FL01 GA01 GB01 GC01 GD01 GE01 HH01 HH03 HH05 HH07 HH09 HH11 HH13 HH15 HH17 HH20 JJ01 JJ03 JJ05 JJ07 JJ10 KK01 KK03 KK05 KK07 KK10 MM01 MM27 MM31 MM35 NN29 NN32 NN34

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 質量百分率で、ＳｉＯ₂ ５３〜７０
   ％、Ａｌ₂Ｏ₃ １０〜１９％、Ｂ₂Ｏ₃ ８〜２０％、Ｍ
   ｇＯ ０〜１０％、ＣａＯ ０〜１０％、ＳｒＯ ０〜
   １０％、ＢａＯ ０〜１０％、ＺｎＯ ０〜１０％、Ｍ
   ｇＯ＋ＣａＯ＋ＢａＯ＋ＳｒＯ＋ＺｎＯ ０〜１２％、
   ＺｒＯ₂ ０〜５％、Ｐ₂Ｏ₅ ０．１〜１０％、ＳｎＯ₂
   ０〜５％、Ｓｂ₂Ｏ₃ ０〜５％、Ｃｌ ０〜３％の組
   成を有し、実質的にアルカリ金属酸化物を含有せず、密
   度が２．４５ｇ／ｃｍ³以下、歪点が６００℃以上であ
   ることを特徴とする無アルカリガラス。
2. 【請求項２】 （ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＢａＯ＋ＳｒＯ）／
   Ａｌ₂Ｏ₃のモル比をｘ、Ｐ₂Ｏ₅のモル百分率をｙとした
   際、ｙ≧−０．５ｘ＋０．５５の関係になることを特徴
   とする請求項１記載の無アルカリガラス。
3. 【請求項３】 ディスプレイ用途に用いられることを特
   徴とする請求項１記載の無アルカリガラス。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載のガラス
   からなることを特徴とするディスプレイ用ガラス基板。