(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無アルカリガラスであって、９０，０００ポアズ以上の液相線粘度、および７２５℃以上の徐冷点を有し、酸化物基準のモルパーセントで表して、６４≦ＳｉＯ2≦６８．２；１１≦Ａｌ2Ｏ3≦１３．５；５≦Ｂ2Ｏ3≦９；２≦ＭｇＯ≦９；３≦ＣａＯ≦９；および１≦ＳｒＯ≦４．５となるようにＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｂ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＣａＯおよびＳｒＯを含み、さらに該ガラスの酸化物基準のＢａＯ含量は１０００質量ｐｐｍ未満であることを特徴とする無アルカリガラス。
【請求項２】
１００，０００ポアズ以上の液相線粘度、および１２００℃以下の液相線温度を有することを特徴とする請求項１記載の無アルカリガラス。
【請求項３】
４０×１０-7／℃以下の、０℃から３００℃の温度範囲に亘る線熱膨張係数を有することを特徴とする請求項１または２記載の無アルカリガラス。
【請求項４】
酸化物基準のモルパーセントで表して、
１１．３≦Ａｌ2Ｏ3≦１３．５
であることを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載の無アルカリガラス。
【請求項５】
酸化物基準のモルパーセントで表して、
１．０５≦（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ）／Ａｌ2Ｏ3≦１．４５；
０．６７≦（ＳｒＯ＋ＣａＯ）／Ａｌ2Ｏ3≦０．９２；および
０．４５≦ＣａＯ／（ＣａＯ＋ＳｒＯ）≦０．９
であり、１２００℃以下の液相線温度を有することを特徴とする請求項１から４いずれか１項記載の無アルカリガラス。
【請求項６】
酸化物基準のモルパーセントで表して、
１．０５≦（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ）／Ａｌ2Ｏ3≦１．３；
０．７２≦（ＳｒＯ＋ＣａＯ）／Ａｌ2Ｏ3≦０．９；および
０．５５≦ＣａＯ／（ＣａＯ＋ＳｒＯ）≦０．９
であることを特徴とする請求項１から５いずれか１項記載の無アルカリガラス。
【請求項７】
酸化物基準のモルパーセントで表して、
１．０５≦（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ）／Ａｌ2Ｏ3≦１．３；
０．７２≦（ＳｒＯ＋ＣａＯ）／Ａｌ2Ｏ3≦０．９；および
０．８≦ＣａＯ／（ＣａＯ＋ＳｒＯ）≦０．９
であることを特徴とする請求項１から５いずれか１項記載の無アルカリガラス。
【請求項８】
１００，０００ポアズ以上の液相線粘度を有することを特徴とする請求項１記載の無アルカリガラス。
【請求項９】
１３０，０００ポアズ以上の液相線粘度を有することを特徴とする請求項１記載の無アルカリガラス。
【請求項１０】
１２００℃以下の液相線温度を有することを特徴とする請求項１記載の無アルカリガラス。
【請求項１１】
請求項１から１０いずれか１項記載の無アルカリガラスを含む、ガラス基板
【請求項１２】
ディスプレイ用ガラス基板である請求項１１記載のガラス基板。
【請求項１３】
前記無アルカリガラスが無欠陥であることを特徴とする請求項１１または１２記載のガラス基板。
【請求項１４】
多結晶質シリコン薄膜トランジスタを担持した平らな透明ガラス基板を備えたフラットパネルディスプレイ装置であって、前記ガラス基板が請求項１から１０いずれか１項記載の無アルカリガラスから構成されることを特徴とするフラットパネルディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広く、ガラスに関し、より詳しくは、ボロアルミノシリケートガラスおよびその製造方法と使用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディスプレイはおおまかに、以下の２つの種類内の一方、すなわち、放射型（例えば、ＣＲＴおやよびプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ））または非放射型に分類される。液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）が属するこの後者の一群は外部光源に依存し、ディスプレイは光変調器としてしか働かない。液晶ディスプレイの場合、この外部光源は、周囲光（反射型ディスプレイに用いられる）または専用光源（直視型ディスプレイに見られるような）のいずれかである。
【０００３】
液晶ディスプレイは、光を変調するために液晶（ＬＣ）材料の３つの固有の性質に依存する。第１の性質は、ＬＣ材料の偏光を旋光させる能力である。第２の性質は、液晶の機械的配向へのそのような旋光の依存性である。第３の性質は、外部電場の印加により機械的配向を経験する液晶の能力である。
【０００４】
単純ねじれネマティック（ＴＮ）液晶ディスプレイの構造において、２枚の基板が液晶材料の層を挟み込んでいる。ノーマリーホワイトとして知られているディスプレイタイプにおいて、基板の内面にアライメント層を施すと、液晶配向子が９０°旋回する。これは、液晶セルの一方の面に進入する直線偏光の偏光が、液晶材料によって、９０°旋回することを意味する。互いに９０°に配向された偏光フイルムが基板の外面に配置されている。
【０００５】
光は、第１の偏光フイルムに進入した際に、線形偏光される。液晶セルを横切ると、この光の偏光は、９０°旋回し、第２の偏光フイルムを通って出ることができる。液晶層に亘り電場を印加すると、その電場で液晶配向子がアライメントされ、光を旋回させる能力が妨げられる。このセルを通過する線形偏光は、偏光が旋回せず、それゆえ、第２の偏光フイルムにより遮断される。よって、最も単純な意味で、液晶材料はライトバルブになり、光透過を可能にするまたは遮断するその能力は、電場の印加により制御される。
【０００６】
上述した説明は、液晶ディスプレイにおける１つのピクセルの動作に関する。大量情報型ディスプレイには、当該技術分野においてサブピクセルと称されるこれらのピクセルを数百万、マトリクス形式に集成する必要がある。アドレス速度を最大にし、クロストークを最小にしながら、これらのサブピクセルの全てにアドレスすること、すなわち、これらのサブピクセルの全てに電場を印加することには、いくつもの課題がある。サブピクセルにアドレスするための好ましい様式の内の１つに、アクティブマトリクス型液晶ディスプレイ（ＡＭＬＣＤ）の基礎を形成する、各サブピクセルに位置する薄膜トランジスタで電場を制御することによるものがある。
【０００７】
これらのディスプレイの製造は非常に複雑であり、最適な性能を備えたディスプレイを製造する場合、基板ガラスの性質は極めて重要になり得る。我々は、コーリィ(Kohli)の特許文献１、チャコン(Chacon)等の特許文献２、チャコン等の特許文献３、およびコーリィの特許文献４にいくつかの適切な基板用ガラスを記載した。しかしながら、アクティブマトリクス型液晶ディスプレイ（ＡＭＬＣＤ）および他のフラットパネルディスプレイの製造において基板として使用できるガラスが引き続き必要とされており、本発明は、一部には、この必要性に対処することに関する。
【０００８】
ＬＣＤディスプレイ、特に、ポリシリコン技術などの高温プロセスにより製造されたＬＣＤディスプレイのためのガラス基板に直面する技術的課題の１つは、ガラス板に高温処理工程が施された後のそれらガラス板の密度変化（圧密(compaction)、または熱安定性）である。ガラス板の圧密は、基板の表面に形成される半導体特徴構造の位置合せ精度の欠如、それゆえ低品質のまたは欠陥のあるディスプレイをもたらし得る。ガラス板の熱安定性は、ガラス組成およびその熱履歴に依存する。厳密に徐冷されたガラス板は、下流での加工においてそれほど圧密されないであろうが、そのような熱力学的に安定なガラス板を得ることは難しく、補助的な熱処理および／または低い生産速度のいずれかが必要になるために、製造プロセスのコストがひどく高くつき得る。ガラス材料の徐冷点は、ガラス板の熱安定性に相関することが分かった。所定の熱プロセスにより製造されたガラス板について、ガラス材料の徐冷点が高いほど、それから製造されるガラス板の圧密が少ない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第６０６０１６８号明細書
【特許文献２】米国特許第６３１９８６７号明細書
【特許文献３】米国特許第６８３１０２９号明細書
【特許文献４】米国再発行特許第３８９５９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、先に論じた様々な技術的課題に対処するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、約９０，０００ポアズ以上の液相線粘度を有する無アルカリガラスであって、酸化物基準のモルパーセントで表して、６４≦ＳｉＯ2≦６８．２；１１≦Ａｌ2Ｏ3≦１３．５；５≦Ｂ2Ｏ3≦９；２≦ＭｇＯ≦９；３≦ＣａＯ≦９；および１≦ＳｒＯ≦５となるようにＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｂ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＣａＯおよびＳｒＯを含むガラスに関する。
【００１２】
本発明のこれらと追加の特徴および実施の形態は、以下の図面および詳細な説明において、より完全に説明され、論じられている。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】徐冷点の範囲に関するガラスの４５０℃での１時間後の圧密を示すグラフ
【図２】本発明による様々なガラスに関する予測ＳｉＯ2含有量対測定ＳｉＯ2含有量のグラフ
【図３】本発明による様々なガラスに関する予測ＭｇＯ含有量対測定ＭｇＯ含有量のグラフ
【図４】ＳｉＯ2含有量の関数としての本発明の様々なガラスの溶融温度のグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の材料、物品、および／または方法を開示し、説明する前に、以下に記載する態様は、特定の材料、調製方法、または使用方法に制限されず、本発明の例示であると理解すべきである。また、ここに用いた用語法も、特定の態様を説明するだけの目的であって、制限を意図したものではないことも理解されよう。
【００１５】
本明細書および特許請求の範囲の全体に亘り、文脈によりそうではないことが要求されていない限り、「含む(comprises)」または「含んでいる(comprising)」などの「含む(comprise)」という単語またはその変種は、挙げられた要素の含有を意味し、任意の他の要素または要素の群の排除を意味するものではないことが理解されよう。
【００１６】
明細書および添付の特許請求の範囲において用いられているように、単数形は、文脈が明らかにそうではないと規定していない限り、複数の参照も含むことに留意しなければならない。それゆえ、例えば、「清澄剤」への言及は、そのような清澄剤２種類以上の混合物を含むことを意味し、「ガラス形成材」への言及は、そのようなガラス形成材２種類以上の混合物を含むことを意味する。
【００１７】
「随意的な(optional)」または「必要に応じて(optionally)」は、その後の記載された事象または状況が、生じても生じなくても差し支えなく、その記載は、その事象または状況が生じる場合と、生じない場合を含むことを意味する。
【００１８】
値が、例えば、”「約」特定の値”におけるように「約」という先行詞を用いて近似として表されている場合、その特定の値は本発明の別の態様を形成することが理解されよう。範囲は、”「約」ある特定の値から「約」別の特定の値まで”として、”「約」特定の値未満”として、”「約」特定の値以上”として、表される。そのような範囲が表された場合、本発明の別の態様は、それぞれ、”ある特定の値から別の特定の値まで”、”特定の値未満”、および”特定の値以上”を含む。それらの範囲の各々の端点は、他の端点に関連してと、他の端点とは独立しての両方において有意であり、ある範囲で低い端点が述べられていない場合、その低い端点は、ゼロであり、ゼロを含むことを意味していると理解されよう。
【００１９】
ある成分の質量パーセントは、具体的に別記されていない限り、その成分が含まれる配合物または組成物の総質量に基づく。同様に、ある成分のモルパーセントは、具体的に別記されていない限り、その成分が含まれる配合物または組成物の総モル数に基づく。
【００２０】
上述したように、本発明は、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｂ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＣａＯおよびＳｒＯを含有する無アルカリガラスに関し、そのガラスは様々な他の成分をさらに含有しても差し支えない。ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｂ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよび他の成分（もしあれば）は、そのガラスが、酸化物基準のモルパーセントで計算して、６４〜６８．２％のＳｉＯ2、１１〜１３．５％のＡｌ2Ｏ3、５〜９％のＢ2Ｏ3、２〜９％のＭｇＯ、３〜９％のＣａＯおよび１〜５％のＳｒＯを含むように選択される。
【００２１】
ここに用いたように、「無アルカリ」は、ガラスが、(i)例えば、ガラスからのアルカリイオンの薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）のシリコン中への拡散により、ＴＦＴ性能が悪影響を受ける可能性を避けるために、意図的に加えられるアルカリ金属酸化物を実質的に含まない；(ii)合計で約０．１モル％未満しかアルカリ金属酸化物を含有しない；または(iii)それらの両方であることを意味する。
【００２２】
ある実施の形態において、ガラスは、酸化物基準のモルパーセントで計算して、６４〜６８％のＳｉＯ2を含む。ある実施の形態において、ガラスは、酸化物基準のモルパーセントで計算して、１１．３〜１３．５％のＡｌ2Ｏ3を含む。
【００２３】
ある実施の形態において、ガラスは、以下の式の内の１つ以上を満足する：
１．０５≦（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ）／Ａｌ2Ｏ3≦１．４５；
０．６７≦（ＳｒＯ＋ＣａＯ）／Ａｌ2Ｏ3≦０．９２；および
０．４５≦ＣａＯ／（ＣａＯ＋ＳｒＯ）≦０．９５。
【００２４】
例えば、ある実施の形態において、上述した直前の要件を満たすガラスは、約１２００℃以下の液相線温度、および約１６２０℃以下の溶融温度をさらに有する。
【００２５】
例えば、ある実施の形態において、ガラスは、上述した最初の式（１．０５≦（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ）／Ａｌ2Ｏ3≦１．４５）を満たす。ある実施の形態において、ガラスは、上述した２番目の式（０．６７≦（ＳｒＯ＋ＣａＯ）／Ａｌ2Ｏ3≦０．９２）を満たす。ある態様において、ガラスは、上述した３番目の式（０．４５≦ＣａＯ／（ＣａＯ＋ＳｒＯ）≦０．９５）を満たす。ある実施の形態において、上述した式の内の２つ以上が満たされる。ある実施の形態において、上述した式の内の全てが満たされる。さらなる例として、ある実施の形態において、ガラスは、ガラスが以下の式：
１．０５≦（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ）／Ａｌ2Ｏ3≦１．３；
０．７２≦（ＳｒＯ＋ＣａＯ）／Ａｌ2Ｏ3≦０．９；および
０．８≦ＣａＯ／（ＣａＯ＋ＳｒＯ）≦０．９５
の内の３つ全てを満たす場合におけるように、以下の式：
１．０５≦（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ）／Ａｌ2Ｏ3≦１．３；
０．７２≦（ＳｒＯ＋ＣａＯ）／Ａｌ2Ｏ3≦０．９；および
０．５５≦ＣａＯ／（ＣａＯ＋ＳｒＯ）≦０．９５
の内の３つ全てを満たす。
【００２６】
本発明のガラス（例えば、上述したガラスのどれでも）は、様々な他の成分をさらに含んでも差し支えない。
【００２７】
例えば、本発明のガラスは、ＳｎＯ2、Ｆｅ2Ｏ3、ＣｅＯ2、Ａｓ2Ｏ3、Ｓｂ2Ｏ3、Ｃｌ、Ｂｒ、またはそれらの組合せをさらに含んでも差し支えない。これらの材料は、清澄剤として（例えば、ガラスを製造するのに用いられる溶融バッチ材料からのガス状異物の除去を促進するため）および／または他の目的のために、加えても差し支えない。ある実施の形態において、本発明のガラス（例えば、上述したガラスのどれでも）は、ＳｎＯ2（酸化物基準のモルパーセントで計算して、０．０２〜０．３％のＳｎＯ2など）およびＦｅ2Ｏ3（例えば、酸化物基準のモルパーセントで計算して、０．００５〜０．０８％のＦｅ2Ｏ3、０．０１〜０．０８％のＦｅ2Ｏ3など）をさらに含む。例として、ある実施の形態において、本発明の無アルカリガラスはＳｎＯ2およびＦｅ2Ｏ3をさらに含み、ここで、酸化物基準のモルパーセントで表して、
０．０２≦ＳｎＯ2≦０．３；および
０．００５≦Ｆｅ2Ｏ3≦０．０８
である。
【００２８】
ある実施の形態において、本発明のガラスは、０．０５質量％未満（例えば、０．０４％未満、０．０３％未満、０．０２％未満、０．０１％未満など）のＳｂ2Ｏ3、Ａｓ2Ｏ3、またはそれらの組合せを含む。ある実施の形態において、本発明のガラスは、ＳｎＯ2、Ｆｅ2Ｏ3、ＣｅＯ2、Ｃｌ、Ｂｒ、またはそれらの組合せをさらに含み、０．０５質量％未満（例えば、０．０４％未満、０．０３％未満、０．０２％未満、０．０１％未満など）のＳｂ2Ｏ3、Ａｓ2Ｏ3、またはそれらの組合せを含む。ある実施の形態において、本発明のガラスは、ＳｎＯ2およびＦｅ2Ｏ3をさらに含み、０．０５質量％未満（例えば、０．０４％未満、０．０３％未満、０．０２％未満、０．０１％未満など）のＳｂ2Ｏ3、Ａｓ2Ｏ3、またはそれらの組合せを含む。ある実施の形態において、本発明の無アルカリガラスはＳｎＯ2およびＦｅ2Ｏ3を含み、ここで、酸化物基準のモルパーセントで表して、
０．０２≦ＳｎＯ2≦０．３；および
０．００５≦Ｆｅ2Ｏ3≦０．０８
であり、０．０５質量％未満（例えば、０．０４％未満、０．０３％未満、０．０２％未満、０．０１％未満など）のＳｂ2Ｏ3、Ａｓ2Ｏ3、またはそれらの組合せを含む。
【００２９】
本発明のガラス（例えば、上述したガラスのどれでも）は、ガラスが清澄剤としてＣｌおよび／またはＢｒをさらに含む場合におけるように、Ｆ、Ｃｌ、またはＢｒを含んで差し支えない。例えば、ガラスは、フッ素、塩素、および／または臭素を含んで差し支えなく、ここで、Ｆ＋Ｃｌ＋Ｂｒ≦０．３、Ｆ＋Ｃｌ＋Ｂｒ≦０．２、Ｆ＋Ｃｌ＋Ｂｒ≦０．１、０．００１≦Ｆ＋Ｃｌ＋Ｂｒ≦０．４、および／または０．００５≦Ｆ＋Ｃｌ＋Ｂｒ≦０．４のように、モルパーセントで計算して、Ｆ＋Ｃｌ＋Ｂｒ≦０．４である。例として、ある実施の形態において、ガラスは、酸化物基準のモルパーセントで計算して、０．０２≦ＳｎＯ2≦０．３、０．００５≦Ｆｅ2Ｏ3≦０．０８、およびＦ＋Ｃｌ＋Ｂｒ≦０．４であるように、ＳｎＯ2およびＦｅ2Ｏ3、並びに必要に応じて、フッ素、塩素、および／または臭素をさらに含む。ある実施の形態において、ガラスは、酸化物基準のモルパーセントで計算して、０．０２≦ＳｎＯ2≦０．３、０．００５≦Ｆｅ2Ｏ3≦０．０８、およびＦ＋Ｃｌ＋Ｂｒ≦０．４であるように、かつガラスが、０．０５質量％未満（例えば、０．０４％未満、０．０３％未満、０．０２％未満、０．０１％未満など）のＳｂ2Ｏ3、Ａｓ2Ｏ3、またはそれらの組合せを含むように、ＳｎＯ2およびＦｅ2Ｏ3、並びに必要に応じて、Ｓｂ2Ｏ3、Ａｓ2Ｏ3、フッ素、塩素、および／または臭素をさらに含む。
【００３０】
清澄剤として、ＳｎＯ2、Ｆｅ2Ｏ3、ＣｅＯ2、Ａｓ2Ｏ3、Ｓｂ2Ｏ3、Ｃｌ、Ｂｒ、またはそれらの組合せを使用することが、フラットパネルディスプレイ用の基板などの、ある用途にとってのガラスの製造において、特に有用であり得る。上述したように、清澄剤は、例えば、ガラスを製造するのに用いられる溶融バッチ材料からのガス状異物の除去を促進することによって、実質的に欠陥のないガラスを製造するために加えることができる。例として、鉄／スズ清澄剤を、所望であれば、他の清澄技法と組み合わせて、または単独で用いても差し支えない。例えば、鉄／スズ清澄剤は、ハロゲン化物清澄剤、例えば、臭素清澄剤と組み合わせても差し支えない。しかしながら、ハロゲン化物清澄剤は、汚染軽減の観点から課題を示し、ハロゲン化物は鉄と錯体を形成して、最適ではない透過率特徴を備えたガラスを生成してしまう。他の潜在的な汚染物としては、以下に限られないが、鉄／スズ清澄剤に、硫酸塩、硫化物、酸化セリウム、機械的泡立て、および／または真空清澄と組み合わせたものが挙げられる。しかしながら、最適化には、ガラスの硫黄含有量を、ＳＯ2またはＳＯ3を含有するガス状欠陥の生成を避けるように調節することが必要であろう。過剰な量の鉄または他の遷移金属清澄剤を使用すると、ガラスに望ましくない色を与えてしまうかもれしない。
【００３１】
本発明のガラスはＢａＯをさらに含み得る。ある実施の形態において、本発明のガラスは１０００質量ｐｐｍ未満のＢａＯを含有する。
【００３２】
上述したように、本発明のガラスは「無アルカリ」である。また上述したように、本発明の無アルカリガラスは、そのガラスが、(i)意図的に加えられるアルカリ金属酸化物を実質的に含まない；(ii)合計で約０．１モル％未満しかアルカリ金属酸化物を含有しない；または(iii)それらの両方であることを条件として、アルカリ酸化物（例えば、Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏなど）を含んでも差し支えない。例えば、ガラスが薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）用基板として使用すべき場合には、アルカリ酸化物の意図的な含有は、ＴＦＴの性能への悪影響のために、望ましくないと一般にみなされる。ある実施の形態において、本発明の無アルカリガラスは、意図的に加えられるアルカリ酸化物を含むが、その無アルカリガラスが１０００質量ｐｐｍ未満（例えば、７００ｐｐｍ未満、５００ｐｐｍ未満、２００ｐｐｍ未満、１００ｐｐｍ未満、５０ｐｐｍ未満など）しかアルカリ酸化物を含有しないような量（例えば、Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、およびＫ2Ｏの合計が１０００質量ｐｐｍ未満であるような量）である。ある実施の形態において、本発明の無アルカリガラスは、意図的に加えられるアルカリ酸化物を含まず、その無アルカリガラスは、合計で約０．１モル％未満しかアルカリ金属酸化物を含有しない。
【００３３】
本発明のガラスは、一般に工業的に製造されたガラス中に見られるような汚染物をさらに含んでも差し支えない。その上、またはその代わりに、様々な他の酸化物（例えば、ＴｉＯ2、ＭｎＯ、ＺｎＯ、Ｎｂ2Ｏ5、ＭｏＯ3、Ｔａ2Ｏ5、ＷＯ3、ＺｒＯ2、Ｙ2Ｏ3、Ｌａ2Ｏ3など）を、それらを添加しても組成が上述した範囲から外れない限り、加えても差し支えない。本発明のガラスがそのような他の酸化物をさらに含有する場合、そのような他の酸化物の各々は一般に、１モルパーセントを超えない量で存在し、それらの合計濃度は一般に、５モルパーセント以下であるが、使用する量のために、組成が上述した範囲から外れない限り、それより多い量を用いても差し支えない。本発明のガラスは、バッチ材料に関連する、および／またはガラスを製造するために用いられる溶融、清澄、および／または成形装置によりガラスに導入される様々な汚染物（例えば、ＺｒＯ2）を含んでも差し支えない。
【００３４】
上述したように、ある実施の形態において、ガラスは、以下の式：
１．０５≦（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ）／Ａｌ2Ｏ3≦１．４５；
１．０５≦（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ）／Ａｌ2Ｏ3≦１．３；
０．６７≦（ＳｒＯ＋ＣａＯ）／Ａｌ2Ｏ3≦０．９２；
０．７２≦（ＳｒＯ＋ＣａＯ）／Ａｌ2Ｏ3≦０．９；
０．４５≦ＣａＯ／（ＣａＯ＋ＳｒＯ）≦０．９５；
０．５５≦ＣａＯ／（ＣａＯ＋ＳｒＯ）≦０．９５；および
０．８≦ＣａＯ／（ＣａＯ＋ＳｒＯ）≦０．９５；
の内の１つ以上を満たす。
【００３５】
ガラスが、上述した式の内の１つ、２つ、または３つ以上を満たすか全く満たさないかにかかわらず、またガラスが、追加の成分（例えば、上述したような成分）を１種類以上含有するか全く含有しないかにかかわらず、前記ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｂ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよび他の成分（もしあれば）は、酸化物基準のモルパーセントで表して、
−０．３≦ＳｉＯ2−［ＳｉＯ2］pred≦０．３、および
−０．３≦ＭｇＯ−［ＭｇＯ］pred≦０．３
ここで、
［ＳｉＯ2］pred＝［87.57−6.06×ＭｇＯ／Ｂ0＋66.54×Ｒ0−80.61×Ｓ0］×Ｂ0
［ＭｇＯ］pred＝［1.29＋12.94×Ｒ0−14.4×Ｓ0］×Ｂ0
ここで、
Ｒ0＝（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ）／Ａｌ2Ｏ3
Ｓ0＝（ＣａＯ＋ＳｒＯ）／Ａｌ2Ｏ3
Ｂ0＝１−Ｂ2Ｏ3／100
であるように選択することができる。
【００３６】
それに加え、またはその代わりに、前記ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｂ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよび他の成分（もしあれば）は、０．４５≦ＣａＯ／（ＣａＯ＋ＳｒＯ）≦０．８となるように；６４≦ＳｉＯ2≦６８となるように；１１．３≦Ａｌ2Ｏ3≦１３．５となるように；０．０２≦ＳｎＯ2≦０．３となるように；０．００５≦Ｆｅ2Ｏ3≦０．０８となるように；Ｆ＋Ｃｌ＋Ｂｒ≦０．４となるように；および／またはガラスが０．０５質量％未満（例えば、０．０４％未満、０．０３％未満、０．０２％未満、０．０１％未満など）のＳｂ2Ｏ3、Ａｓ2Ｏ3、またはそれらの組合せを含むように選択することができる。
【００３７】
上述したように、本発明のガラスは５〜９％のＢ2Ｏ3を含有する。そのようなガラスの例としては、酸化物基準のモルパーセントで計算して、５〜８．８％のＢ2Ｏ3、５〜８．５％のＢ2Ｏ3、５〜８．２％のＢ2Ｏ3、および／または５〜８％のＢ2Ｏ3を含有するものが挙げられる。
【００３８】
また上述したように、本発明のガラスは２〜９％のＭｇＯを含有する。そのようなガラスの例としては、酸化物基準のモルパーセントで計算して、２〜８％のＭｇＯ、２〜７％のＭｇＯ、２〜６％のＭｇＯ、２．５〜９％のＭｇＯ、２．５〜８％のＭｇＯ、２．５〜７％のＭｇＯ、および／または２．５〜６％のＭｇＯを含有するものが挙げられる。
【００３９】
また上述したように、本発明のガラスは１〜５％のＳｒＯを含有する。そのようなガラスの例としては、酸化物基準のモルパーセントで計算して、１〜４．５％のＳｒＯ、１〜４％のＳｒＯ、１〜３．５％のＳｒＯ、１．５〜５％のＳｒＯ、１．５〜４．５％のＳｒＯ、１．５〜４％のＳｒＯ、１．５〜３．５％のＳｒＯ、２．５〜３．５％のＳｒＯ、および／または２．５〜５％のＳｒＯを含有するものが挙げられる。
【００４０】
ある実施の形態において、前記ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｂ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよび他の成分（もしあれば）は、ガラスが、酸化物基準のモルパーセントで計算して、６４〜６８．２％のＳｉＯ2、１１〜１３．５％のＡｌ2Ｏ3、５〜９％のＢ2Ｏ3、２〜９％のＭｇＯ、３〜９％のＣａＯおよび１〜３．５％のＳｒＯを含むように選択される。
【００４１】
ある実施の形態において、前記ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｂ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよび他の成分（もしあれば）は、ガラスが、酸化物基準のモルパーセントで計算して、６４〜６８．２％のＳｉＯ2、１１〜１３．５％のＡｌ2Ｏ3、５〜９％のＢ2Ｏ3、２．５〜６％のＭｇＯ、３〜９％のＣａＯおよび１〜５％のＳｒＯを含むように選択される。
【００４２】
ある実施の形態において、前記ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｂ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよび他の成分（もしあれば）は、ガラスが、酸化物基準のモルパーセントで計算して、６４〜６８．２％のＳｉＯ2、１１〜１３．５％のＡｌ2Ｏ3、５〜８％のＢ2Ｏ3、２〜９％のＭｇＯ、３〜９％のＣａＯおよび１〜５％のＳｒＯを含むように選択される。
【００４３】
ある実施の形態において、前記ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｂ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよび他の成分（もしあれば）は、ガラスが、酸化物基準のモルパーセントで計算して、６４〜６８．２％のＳｉＯ2、１１〜１３．５％のＡｌ2Ｏ3、５〜８％のＢ2Ｏ3、２．５〜６％のＭｇＯ、３〜９％のＣａＯおよび１〜３．５％のＳｒＯを含むように選択される。
【００４４】
ある実施の形態において、本発明のガラスは、２．６ｇ／ｃｍ3未満の密度、約２．５６ｇ／ｃｍ3未満の密度、２．５６ｇ／ｃｍ3未満の密度、約２．４ｇ／ｃｍ3から約２．６ｇ／ｃｍ3の密度、２．４ｇ／ｃｍ3から２．６ｇ／ｃｍ3の密度、約２．４５ｇ／ｃｍ3から約２．６ｇ／ｃｍ3の密度、２．４５ｇ／ｃｍ3から２．６ｇ／ｃｍ3の密度などの約２．６ｇ／ｃｍ3未満の密度を有する。
【００４５】
ある実施の形態において、本発明のガラスは、約１１９０℃以下の液相線温度、約１１８０℃以下の液相線温度、約１１７０℃以下の液相線温度、約１１６０℃以下の液相線温度、約１１５０℃以下の液相線温度、約１１４０℃以下の液相線温度、約１１３０℃以下の液相線温度、約１１２０℃以下の液相線温度、約１１１０℃以下の液相線温度、約１１００℃以下の液相線温度などの約１２００℃以下の液相線温度を有する。
【００４６】
上述したように、本発明のガラスは約９０，０００ポアズ以上の液相線粘度を有する。実例として、ある実施の形態において、本発明のガラスは、約１００，０００ポアズ以上、１００，０００ポアズ以上、約１１０，０００ポアズ以上、１１０，０００ポアズ以上、約１２０，０００ポアズ以上、１２０，０００ポアズ以上、約１３０，０００ポアズ以上、１３０，０００ポアズ以上、約１４０，０００ポアズ以上、１４０，０００ポアズ以上、約１５０，０００ポアズ以上、１５０，０００ポアズ以上、約１６０，０００ポアズ以上、１６０，０００ポアズ以上、約１７０，０００ポアズ以上、１７０，０００ポアズ以上、約１８０，０００ポアズ以上、１８０，０００ポアズ以上などの９０，０００ポアズ以上の液相線粘度を有する。
【００４７】
ある実施の形態において、本発明のガラスは、４０×１０-7／℃以下、約３９×１０-7／℃以下、３９×１０-7／℃以下、約３８×１０-7／℃以下、３８×１０-7／℃以下、約３７×１０-7／℃以下、３７×１０-7／℃以下、約３６×１０-7／℃以下、３６×１０-7／℃以下、約３３×１０-7／℃から約４０×１０-7／℃、３３×１０-7／℃から４０×１０-7／℃、約３３×１０-7／℃から約３６×１０-7／℃、３３×１０-7／℃から３６×１０-7／℃などの約４０×１０-7／℃以下の、０℃から３００℃の温度範囲に亘る線熱膨張係数を有する。
【００４８】
ある実施の形態において、本発明のガラスは、６８０℃以上、約６８５℃以上、６８５℃以上、約６９０℃以上、６９０℃以上などの約６８０℃以上の歪み点を有する。
【００４９】
ある実施の形態において、本発明のガラスは、７２５℃以上、約７３０℃以上、７３０℃以上、約７３５℃以上、７３５℃以上、約７４５℃以上、７４５℃以上、約７２５℃から約７６０℃、７２５℃から７６０℃、約７３５℃から約７６０℃、７３５℃から７６０℃などの約７２５℃以上の徐冷点を有する。
【００５０】
ある実施の形態において、本発明のガラスは、１６２０℃以下、約１６１５℃以下、１６１５℃以下、約１６１０℃以下、１６１０℃以下などの約１６２０℃以下の溶融温度を有する。
【００５１】
ある実施の形態において、本発明のガラスは、３０．５ＧＰａ・ｃｃ／ｇ以上、約３１．５ＧＰａ・ｃｃ／ｇ以上、３１．５ＧＰａ・ｃｃ／ｇ以上などの約３０．５ＧＰａ・ｃｃ／ｇ以上の比弾性率を有する。
【００５２】
本発明のガラスは、様々なガラス形状で、例えば、ガラス板（例えば、３０μｍから２ｍｍ、約１００μｍから約１ｍｍ、１００μｍから１ｍｍなどの、約３０μｍから約２ｍｍの厚さを有するガラス板）の形状で製造することができる。
【００５３】
本発明のガラス中に含まれる様々な酸化物の供給源は特に重要ではない。バッチ成分としては、細砂、アルミナ、ホウ酸、酸化マグネシウム、石灰石、炭酸ストロンチウム、硝酸ストロンチウム、酸化スズなどが挙げられる。
【００５４】
例えば、ＳｉＯ2は一般に、ばらけた砂堆積物からの、もしくは砂岩または珪岩から採鉱された、アルファ石英からできた砕砂として加えられる。これらは低コストで市販されているが、溶融挙動にほとんど影響を与えずに、ＳｉＯ2の他の結晶質形態または非晶質形態で一部または全てを置換しても差し支えない。溶融ＳｉＯ2は、非常に粘性であり、無アルカリガラス中にゆっくりと溶けるので、少なくとも８５％が、約１５０マイクロメートルのメッシュ開口サイズに対応する１００の米国メッシュサイズを通過するように砂を粉砕することが一般に都合よい。製造において、細粒は、バッチ移送プロセスにより、またはエア・ハンドリング装置により、浮遊させてもよく、これよりもたらされる健康被害を避けるために、砕砂の最も小さい分画を同様に除去することが望ましいであろう。
【００５５】
アルミナは一般にＡｌ2Ｏ3の供給源として用いられる。
【００５６】
ホウ酸は一般にＢ2Ｏ3の供給源として用いられる。
【００５７】
ガラス形成材（ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｂ2Ｏ3）に加え、本発明のガラスはＭｇＯ、ＣａＯ、およびＳｒＯも含有する。当該技術分野において知られているように、アルカリ土類は、一般に、酸化物（特にＭｇＯ）、炭酸塩（ＣａＯおよびＳｒＯ）、硝酸塩（ＣａＯおよびＳｒＯ）、および／または水酸化物（ＭｇＯ、ＣａＯ、およびＳｒＯ）として加えられる。ＭｇＯおよびＣａＯの場合、供給源として働くことのできる天然に生じる鉱物としては、ドロマイト（（Ｃａx、Ｍｇ1-x）ＣＯ3）、マグネサイト（ＭｇＣＯ3）、ブルーサイト（Ｍｇ（ＯＨ）2）、タルク（Ｍｇ3Ｓｉ4Ｏ10（ＯＨ）2）、橄欖石（Ｍｇ2ＳｉＯ4）、および石灰石（ＣａＣＯ3）が挙げられる。これらの天然の供給源は、鉄を含み、酸化鉄がガラス中に存在すべき場合において、この成分を加える手法として使用できる。
【００５８】
本発明のガラスは、当該技術分野において公知の様々な技法を用いて製造できる。例えば、フュージョン・ダウンドロー法などのダウンドロー法を用いて、ガラス板を製造できる。フロート法などの他の成形法と比較して、フュージョン法は、いくつかの理由のために、ある状況において好ましいであろう。例えば、フュージョン法から製造されたガラス基板は、もちろん最終製品の所望の表面粗さに応じて、研磨がそれほど必要ないか、または研磨が必要ない。さらなる例として、フュージョン法から製造されたガラス基板は、他のプロセスを用いて製造されたガラスと比較して、減少した平均内部応力を有し得る。
【００５９】
本発明のガラスは、様々な用途に用いられる。
【００６０】
例として、本発明のガラスは、シリコン半導体用の基板として使用できる。例えば、本発明のガラスは、約３０μｍから約２ｍｍ（例えば、３０μｍから２ｍｍ、約１００μｍから約１ｍｍ、１００μｍから１ｍｍなど）の厚さを有するディスプレイ用ガラス基板などのディスプレイ用ガラス基板を製造するのに使用できる。ディスプレイ用ガラス基板の例としては、フラットパネルディスプレイ装置のためのＴＦＴディスプレイ用ガラス基板などの、ＴＦＴディスプレイ用ガラス基板が挙げられる。
【００６１】
本発明はまた、ガラス基板上に配置された半導体を含む半導体アセンブリであって、ガラス基板が本発明の無アルカリガラスから構成されている半導体アセンブリにも関する。上述した半導体アセンブリに使用できる半導体の例としては、トランジスタ、ダイオード、シリコントランジスタ、シリコンダイオード、および他のシリコン半導体；電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）および他の発光ダイオード；並びに電気光学（ＥＯ）用途、２光子混合用途、非線形光学（ＮＬＯ）用途、エレクトロルミネセント用途、および光起電用途とセンサ用途に有用な半導体が挙げられる。
【００６２】
本発明は、多結晶シリコン薄膜トランジスタを担持した平らで透明なガラス基板を備えたフラットパネルディスプレイ装置であって、ガラス基板が本発明の無アルカリガラスから構成されているフラットパネルディスプレイ装置にも関する。この無アルカリガラスは、酸化物基準のモルパーセントで表して：
６４≦ＳｉＯ2≦６８．２、
１１≦Ａｌ2Ｏ3≦１３．５、
５≦Ｂ2Ｏ3≦９、
２≦ＭｇＯ≦９、
３≦ＣａＯ≦９、および
１≦ＳｒＯ≦５
となるようにＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｂ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＣａＯ、およびＳｒＯを含有する。ガラス基板をそれから製造できる適切なガラスの例としては、上述したようなガラス、例えば、以下の式：１．０５≦（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ）／Ａｌ2Ｏ3≦１．４５；０．６７≦（ＳｒＯ＋ＣａＯ）／Ａｌ2Ｏ3≦０．９２；および０．４５≦ＣａＯ／（ＣａＯ＋ＳｒＯ）≦０．９５を満たすガラスが挙げられる。一般に、フラットパネルディスプレイ装置の場合、この装置は、別々に製造される２枚のプレート（基板アセンブリ）を備えている。一方のカラーフィルタプレートは、その上に堆積された一連の赤、青、緑、および黒の有機染料を有する。これらの原色の各々は、対のアクティブプレートのサブピクセルと精密に一致する。アクティブ薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を備えているのでそう呼ばれるアクティブプレートは、典型的な半導体様式のプロセスを用いて製造される。これらのプロセスとしては、スパッタリング、ＣＶＤ、フォトリソグラフィー、およびエッチングが挙げられる。
【００６３】
ある実施の形態において、上述した基板（例えば、ディスプレイ用ガラス基板）に用いられる無アルカリガラスは、実質的に欠陥がない。上述したように、実質的に欠陥のない本発明の無アルカリガラスは、例えば、ＳｎＯ2、Ｆｅ2Ｏ3、ＣｅＯ2、Ａｓ2Ｏ3、Ｓｂ2Ｏ3、Ｃｌ、Ｂｒ、またはそれらの組合せなどの清澄剤を１種類以上使用することによって製造することができる。適切な組合せの例は先に挙げられている。例として、前記ガラスは、清澄剤として、ＳｎＯ2およびＦｅ2Ｏ3；０．０２〜０．３％のＳｎＯ2および０．００５〜０．０８％のＦｅ2Ｏ3；０．０５質量％未満のＳｂ2Ｏ3および／またはＡｓ2Ｏ3；ＳｎＯ2、Ｆｅ2Ｏ3、ＣｅＯ2、Ｃｌ、Ｂｒ、またはそれらの組合せであるが、０．０５質量％未満のＳｂ2Ｏ3および／またはＡｓ2Ｏ3；ＳｎＯ2およびＦｅ2Ｏ3であるが、０．０５質量％未満のＳｂ2Ｏ3および／またはＡｓ2Ｏ3；および／または０．０２〜０．３％のＳｎＯ2および０．００５〜０．０８％のＦｅ2Ｏ3であるが、０．０５質量％未満のＳｂ2Ｏ3および／またはＡｓ2Ｏ3；を含んで差し支えない。
【００６４】
本発明のガラスは、アクティブマトリクス液晶ディスプレイ（ＡＭＬＣＤ）用の特定の基板の製造において特に都合よいと考えられる。例えば、ＡＭＬＣＤ用基板は、様々な顧客要件に最適に合っており、そのうちのいくつかは、フュージョン法自体に強く依存している。これらの内の１つである無垢な表面は、フュージョン法の属性であると考えられ、顧客が何故フュージョン法により製造された基板に引きつけられるかをある程度明らかにする。別の顧客要件は、熱サイクル下における幾何的安定性であり、これについて、フュージョン法では水準に達しないことが時々ある。フュージョン法において、ガラス温度は、成形温度（例えば、１１００℃を超える）からガラス転移温度（例えば、ある製品については約７２０℃）よりずっと低い温度までかなり急激に減少するので、ガラスは、完全に緩和した状態、すなわち、ガラスが長期間に亘りＴg近くに保持された場合に達成されるであろう状態に対してわずかに膨張した体積を有する。ガラスが再加熱されると、ガラスは平衡体積に向かって自然に緩和し、この三次元収縮または緩和は「圧密」と称されることもある。
【００６５】
例として、所定のドロー工程(draw)（およびそれ自体の特定の冷却プロファイル）について、また特定の製品（例えば、厚さ、面積など）に製造されている特定のガラスについて、冷却速度は、板がドロー工程から出る速度（インチ毎分）によりほぼ完全に決まる。この速度は、「引張ロール速度」と称されることもある。あるドロー工程から別のドロー工程に、引張ロール速度を増加させると、圧密を増加させられることが分かった。
【００６６】
溶融が定速（例えば、９００ポンド毎時（約４１０ｋｇ毎時））で行われると、より長いアイソパイプへのガラスの供給により、ガラスが取り出される速度を減速させ、それゆえ、圧密が低下する。それゆえ、特定のタンクでより大きなサイズのガラスパネル基板が作られるときに、圧密問題について、執行猶予（ある種の）が得られる。しかしながら、効率を改善するために、所定のドロー工程からできるだけ多くの平方フィートのガラスを製造することが望ましいことが多い。これを実施するための１つの様式は溶融速度を増加させることであるが、これは、その系を圧密限界へと押しやり得る。このことは、より小さなアイソパイプを備えたタンクに特に当てはまる。ここでは、より速い引張ロール速度により、圧密の許容できる限界に近い（例えば、１時間に亘る４５０℃の等温保持から得られる圧密に近い）ガラスが得られる。
【００６７】
既存の資産からより多くのガラスを引っ張るために（すなわち、タンクとアイソパイプのサイズを増加させずに）、引張ロール速度を増加させることができるが、これにより、ガラスが高圧密されすぎてしまうかもしれない。重大な粘度領域により冷却速度を遅くし、それゆえ、圧密を減少させるようにドロー工程の温度プロファイルを改良することも可能かもしれないが、これをどの程度まで実施できるかには実際的な限界がある。例えば、ある地点で、ドロー工程は、速い引張ロール速度で遅い冷却を可能にするように高くならなければならず、これにより、既存の（完全に再設計され再構築されたものとは反対に）資産からより多くのガラスを得る上での問題が再び大きくなる。
【００６８】
研究によって、ガラスの等温保持により、ガラスの歪み点または徐冷点が増加するにつれて、圧密が少なくなることが示されている。図１は、様々な徐冷点のガラスに関する、４５０℃で１時間保持した後の圧密を示している。４５０℃の熱処理前に、ガラスを、フュージョン・ドロー工程から出てくるガラスの冷却プロファイルに似ていることが意図された熱サイクル（例えば、高温に長期間曝露し、次いで、フュージョン・ドロー工程に用いたのと同様の速度で急激に冷却する）に施した。図１から分かるように、徐冷点が上昇するにつれて、圧密も減少する。しかしながら、約７６０℃の徐冷点より上では、徐冷点の所定の増加に関する圧密性能の追加の利得が急激に減少する。図１における最高の徐冷点を有するガラスは、低温ポリシリコン（「ｐＳｉ」）用途に意図されている。
【００６９】
さらに別の例として、本発明の組成物は、９０キロポアズ以上の液相線粘度、１６２０℃以下の溶融温度、７２５℃以上の徐冷点、および／または３０．５ＧＰａ・ｃｃ／ｇ以上の比弾性率を有するように最適化できる。高い弾性率と徐冷点の組合せを有する本発明の組成物は、高冷却速度でのフュージョン・ドロー法などの特定のフュージョン・ドロー法に使用するのに特に望ましいと考えられる。
【００７０】
本発明の特定のガラスが動作するであろう任意の理論により拘束するまたは他の様式で制限することを意図するものではないが、上昇した徐冷点のために、アモルファスシリコン（「ａＳｉ」）処理中の幾何学的安定性が向上し、徐冷または費用のかかる設備の再設計によらずに、ドロー速度を速くできると考えられる。また、（ここでも、本発明の特定のガラスが動作するであろう任意の理論により拘束するまたは他の様式で制限することを意図するものではないが）高レベルの融剤および比較的低い溶融温度により、溶融を加速でき、その結果、欠陥を対応して増加させずに、溶融速度を速くできると考えられる。
【００７１】
本発明のガラスの組成は、当該技術分野によく知られた定量分析技法を用いて決定できる。適切な技法には、８より大きい原子数の元素についてのＸ線蛍光分光分析法（ＸＲＦ）、誘導結合プラズマ質量分析（ＩＣＰ−ＭＳ）、および電子顕微分析がある。例えば、ここに引用する、J.Nolte, ICP Emission Spectrometry: A Practical Guide, Wiley-VCH (2003); H.E.Taylor, Inductively Coupled Plasma Mass Spectroscopy: Practices and Techniques, Academic Press (2000); およびS.J.B.Reed, Electron Microprobe Analysis, Cambridge University Press; 2nd edision (1997)を参照のこと。各元素についての約１０分の分析時間に関して、電子顕微分析を用いて、Ｆについては約２００ｐｐｍの、Ｃｌ，Ｂｒ，Ｆｅ，およびＳｎについては約２０ｐｐｍの検出限界が容易に達成できる。
【００７２】
本発明を、以下の非限定的実施例によりさらに説明する。
【実施例】
【００７３】
実施例１
この実施例１および以下の実施例２と３は、本発明をどのように行ったかを説明することを意図したものである。これらの実施例は、決して制限を意図したものではなく、その代わり、当業者が出願人の思考過程を知ることができ、適切な場合、特定の用途への使用を目的として本発明のガラスを最適化するようにここに記載されたことをさらに発展させるために、この思考過程を用いられるように、与えられている。
【００７４】
いくつかの意外な洞察により本発明が導かれた。
【００７５】
最初の洞察は、液相線粘度、溶融温度、および徐冷点の最良の組合せを有するガラスは、Ｂ2Ｏ3を含まない組成物と算定すると、同様の比率のＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＣａＯおよびＳｒＯを有する傾向にあることであった。これを理解するためには、さらなる議論に必要な変量を導入するように働く、１つのガラスの例、すなわち６７のＳｉＯ2−９のＢ2Ｏ3−１１のＡｌ2Ｏ3−３のＭｇＯ−７のＣａＯ−３のＳｒＯを考えるのが最も容易である。これは、以下のようにＢ2Ｏ3を含まないガラスとして表現できる：
［ＳｉＯ2］o＝ＳｉＯ2／（１−Ｂ2Ｏ3／100）＝67／（１−９／100）＝73.63
［Ａｌ2Ｏ3］o＝Ａｌ2Ｏ3／（１−Ｂ2Ｏ3／100）＝11／（１−９／100）＝12.09
［ＭｇＯ］o＝ＭｇＯ／（１−Ｂ2Ｏ3／100）＝３／（１−９／100）＝3.30
［ＣａＯ］o＝ＣａＯ／（１−Ｂ2Ｏ3／100）＝７／（１−９／100）＝7.69
［ＳｒＯ］o＝ＳｒＯ／（１−Ｂ2Ｏ3／100）＝３／（１−９／100）＝3.30
このガラスの液相線温度は、Ｂ2Ｏ3を含有するガラスのものよりも著しく高いと考えられる。何故ならば、Ｂ2Ｏ3が、他の酸化物の濃度を希釈し、それゆえ、ガラス中の化学ポテンシャルを低下させるからである。Ｂ2Ｏ3がこの組成に加えられると、液相線温度は急激に低下するが、粘度は一層徐々に減少すると考えられる。約５モル％のＢ2Ｏ3では、結晶が形成する最高温度でのガラスの粘度（液相線粘度）は８５キロポアズより大きく、そのガラスは、おそらく今日一般に実施されているほど正確ではないが、そのプロセスへの既存のまたは計画された適用の手近にあり、フュージョン法に適合すると推測される。
【００７６】
最も意外だったことは、本発明のガラスの範囲に含まれるガラスのＢ2Ｏ3を含まない類似物が、互いに非常に似ている傾向があり、ほぼ常に、これらの範囲から外れたガラスと比較して、高い液相線粘度、低い溶融温度、および高い徐冷点の有利な組合せを示すことである。例えば、ＳｒＯを全く含有しないＢ2Ｏ3ガラスは、許容できないほど高い液相線温度を有する傾向にあるであろう。Ｂ2Ｏ3を加えると、最終的に高い液相線粘度が得られるかもしれないが、一般に、徐冷点が低すぎて、速い引張り速度を促進できないであろう。これは、ＣａＯおよびＭｇＯ（特にＭｇＯ）が、ＳｉＯ2との好ましくない相互作用を有し、２．５≦ＳｒＯ≦５の範囲でＳｒＯを含有するガラスに対して、クリストバライト（または灰長石）を安定化させるからであろう。これを拡張するために、ＭｇＯを含まないが、１．０５≦Ｒo≦１．４５（すなわち、１．０５≦（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ）／Ａｌ2Ｏ3≦１．４５）であるガラスを考える。そのようなガラスにおいて、Ｓo（すなわち、（ＳｒＯ＋ＣａＯ）／Ａｌ2Ｏ3）は、高すぎるであろう（すなわち、０．６７≦Ｓo≦０．９２の範囲の外側）。所定のＢ2Ｏ3濃度では、そのようなカラスのＳｉＯ2濃度は、液相線粘度を、おそらく非常に高い値まで増加させるように操作できるであろうが、溶融温度は、０．６７≦Ｓo≦０．９２のガラスのものよりもはるかに高いであろう。さらに、ＣＴＥ、密度、および／または弾性率などの他の属性（ガラスを形成すべきプロセスおよびガラスを使用するプロセスに応じて、補助的に重要であろう）も、０．６７≦Ｓo≦０．９２および１．０５≦（Ｒo）≦１．４５の類似のガラスに対して、悪化するであろう。言い換えれば、０．６７≦Ｓo≦０．９２および１．０５≦（Ｒo）≦１．４５の範囲から外れているが、それに近いＳoおよび／またはＲoを有する、多くの無Ｂ2Ｏ3組成物は、フュージョン法に適合するように製造できるが、おそらく低すぎる徐冷点および／またはおそらく高すぎる溶融温度という代償を払うと考えられる。
【００７７】
第２の意外な洞察は、Ｒoが増加するにつれて、液相線粘度、溶融温度、および徐冷点の最良の組合せを有するガラスは、同じＢ2Ｏ3であるが、より低いＲoを有するガラスよりも、ＭｇＯの含有量が多い傾向にあることである。実際に、ＲoおよびＳoにより決定される好ましいＭｇＯ含有量があると考えられる。この好ましいＭｇＯ含有量は、「［ＭｇＯ］pred」と称される。出願人は、［ＭｇＯ］predを：
［ＭｇＯ］pred＝［1.29＋12.94×Ｒo−14.4×Ｓo］×［１−Ｂ2Ｏ3／100］
により経験的に近似されると決定した。所定のＲoおよびＳoについて、ＭｇＯと［ＭｇＯ］predとの間の差が小さい場合、ガラスは、有利な液相線粘度、有利な溶融温度、および有利な徐冷点の内の少なくとも２つを有すると考えられる。さらに、３つの有利な性質（すなわち、有利な液相線粘度、有利な溶融温度、および有利な徐冷点）の全てを有するガラスは、
−０．３≦ＭｇＯ−［ＭｇＯ］pred≦０．３
の場合に得られると考えられる。
【００７８】
第３の意外な洞察は、液相線粘度、溶融温度、および徐冷点の最良の組合せと５≦Ｂ2Ｏ3≦９を有するガラスは、そのガラスのＭｇＯ含有量、Ｒo値およびＳo値により主に決定されるＳｉＯ2含有量を有する傾向にあることである。ＭｇＯと同様に、ＭｇＯ、ＲoおよびＳoにより決定される好ましいＳｉＯ2含有量がある（この好ましいＳｉＯ2含有量は「［ＳｉＯ2］pred」と称される）が、所定のＲoおよびＳoについて、ＭｇＯは、一部には、ガラス中のＢ2Ｏ3のレベルにより決定されると考えられる。したがって、ＳｉＯ2の好ましい値は、例えば、上記の
［ＭｇＯ］pred＝ＭｇＯ／（１−Ｂ2Ｏ3／100）
から、問題の組成物のＢ2Ｏ3を含まない類似物のＭｇＯ濃度を用いて計算しなければならない。これに関して、出願人は、［ＳｉＯ2］predは、
［ＳｉＯ2］pred＝［87.57−6.06×ＭｇＯ／Ｂo＋66.54×Ｒo−80.6×Ｓo］×Ｂo
により近似されると決定し、ここで、Ｂo＝１−Ｂ2Ｏ3／100である。ＳｉＯ2と［ＳｉＯ2］predとの間の差が小さい場合、そのガラスは、有利な液相線粘度、有利な溶融温度、および有利な徐冷点の内の少なくとも２つを有すると考えられる。さらに、３つの有利な性質（すなわち、有利な液相線粘度、有利な溶融温度、および有利な徐冷点）の全てを有するガラスは、
−０．３≦ＳｉＯ2−［ＳｉＯ2］pred≦０．３
の場合に得られると考えられる。
【００７９】
これらの変量の間の相互作用を見るため、また特定の用途に本発明のガラスを最適化するために、この実施例１に述べられた関係をどのように使用するかを見るために、以下に実施例２および３を提供する。
【００８０】
実施例２
この実施例２は、フュージョン法に使用するのに特にうまく適しているかを決定するために、ガラス組成物をテストする手法を示している。フュージョン法への使用に本発明のガラスを最適化するための［ＭｇＯ］predおよび［ＳｉＯ2］predの使用。
【００８１】
実施例１に検討されたガラス、６７のＳｉＯ2−９のＢ2Ｏ3−１１のＡｌ2Ｏ3−３のＭｇＯ−７のＣａＯ−３のＳｒＯを考える。準備事項として、簡単な検査により、ガラスの酸化物成分が以下の範囲内にあることが分かった：
６４≦ＳｉＯ2≦６８．２；
１１≦Ａｌ2Ｏ3≦１３．５；
５≦Ｂ2Ｏ3≦９；
２≦ＭｇＯ≦９；
３≦ＣａＯ≦９；および
１≦ＳｒＯ≦５
さらに、簡単な計算により、式（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ）／Ａｌ2Ｏ3＝（３＋７＋３）／１１＝１．１８；（ＳｒＯ＋ＣａＯ）／Ａｌ2Ｏ3＝（３＋７）／１１＝０．９１；およびＣａＯ／（ＣａＯ＋ＳｒＯ）＝７／（７＋３）＝０．７が、以下の範囲
内にあることが示される：
１．０５≦（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ）／Ａｌ2Ｏ3≦１．４５；
０．６７≦（ＳｒＯ＋ＣａＯ）／Ａｌ2Ｏ3≦０．９２；および
０．４５≦ＣａＯ／（ＣａＯ＋ＳｒＯ）≦０．９５。
【００８２】
先に挙げられた式を用いて、Ｒo、Ｓo、Ｃoおよび［ＭｇＯ］oを以下のように計算できる：
Ｒo＝（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ）／Ａｌ2Ｏ3＝（３＋７＋３）／１１＝１．１８；
Ｓo＝（ＳｒＯ＋ＣａＯ）／Ａｌ2Ｏ3＝（３＋７）／１１＝０．９１；
Ｃo＝ＣａＯ／（ＣａＯ＋ＳｒＯ）＝７／（７＋３）＝０．７；
［ＭｇＯ］o＝ＭｇＯ／（１−Ｂ2Ｏ3／１００）＝３／（１−９／１００）＝３．３０
次いで、Ｒo、Ｓo、Ｃoおよび［ＭｇＯ］oの値を用いて、以下のように［ＭｇＯ］predおよび［ＳｉＯ2］predの値を計算できる：
［ＭｇＯ］pred＝［1.29＋12.94×Ｒo−14.4×Ｓo］×［1−Ｂ2Ｏ3／100］
＝［1.29＋(12.94)(1.18)−(14.4)(0.91)］×［1−9／100］
＝3.18
［ＳｉＯ2］pred＝［87.57−6.06×ＭｇＯ／Ｂo＋66.54×Ｒo−80.61×Ｓo］×Ｂo
＝［87.57−(6.06)(3.3)＋(66.54)(1.18)−(80.61)(0.91)］×［1−9／100］
＝66.94
これらの［ＭｇＯ］predおよび［ＳｉＯ2］predの値を用いて、式ＭｇＯ−［ＭｇＯ］predおよびＳｉＯ2−［ＳｉＯ2］predを以下のように決定できる：
ＭｇＯ−［ＭｇＯ］pred＝３−３．１８＝−０．１８
ＳｉＯ2−［ＳｉＯ2］pred＝６７−６６．９４＝０．０６
それゆえ、この実施例に用いたガラス組成（すなわち、６７のＳｉＯ2−９のＢ2Ｏ3−１１のＡｌ2Ｏ3−３のＭｇＯ−７のＣａＯ−３のＳｒＯ）は、式：
−０．３≦ＭｇＯ−［ＭｇＯ］pred≦０．３
−０．３≦ＳｉＯ2−［ＳｉＯ2］pred≦０．３
を満たす。例えば、同じＲoおよびＳo値を有するが、ＭｇＯまたはＳｉＯ2の濃度が好ましい範囲から外れている（すなわち、０．３より大きく［ＭｇＯ］predから異なるＭｇＯの濃度および０．３より大きく［ＳｉＯ2］predから異なるＳｉＯ2の濃度）ガラスに対して、特に、範囲６４≦ＳｉＯ2≦６８．２；および２≦ＭｇＯ≦９から外れたＭｇＯまたはＳｉＯ2の濃度を有するガラスに対して、実施例のガラス（６７のＳｉＯ2−９のＢ2Ｏ3−１１のＡｌ2Ｏ3−３のＭｇＯ−７のＣａＯ−３のＳｒＯ）は、特定のプロセス（フュージョン法などの）に使用するための、液相線粘度、溶融温度、および徐冷点の良好な組合せを有する傾向にあると考えられる。
【００８３】
この実施例２において先に記載したプロセスは、ガラス組成の［ＭｇＯ］predおよび［ＳｉＯ2］predの値を決定するために、様々な候補のガラス組成について繰り返すことができる。［ＭｇＯ］predおよび［ＳｉＯ2］predの値を候補のガラスにおけるＭｇＯおよびＳｉＯ2の濃度を比較することによって、フュージョン法などの特定のプロセスに使用するための、液相線粘度、溶融温度、および徐冷点の特に望ましい組合せを有するガラスを得ることができる。
【００８４】
実施例３
この実施例３は、実施例１に記載された関係を用いて、ガラス組成物を生成する手法を例証する。
【００８５】
この手法は以下の各工程を含む：
（１）徐冷点の目標を選択する；
（２）ＲoおよびＳoについての試行値を選択する；
（３）ＲoおよびＳoを用いて、［ＭｇＯ］oを計算する；
（４）ＭｇＯに関する目標値として［ＭｇＯ］oを用いて、［ＳｉＯ2］oを計算する；
（５）Ｒo、Ｓo、［ＭｇＯ］oおよび［ＳｉＯ2］oを用いて、［Ａｌ2Ｏ3］o、［ＣａＯ］o、および［ＳｒＯ］oを計算する；
（６）Ｂ2Ｏ3を計算し、それを用いて、ＳｉＯ2、Ｂ2Ｏ3、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＯおよびＣａＯの再正規化濃度を計算する；および
（７）その結果を所望の濃度およびＣＴＥの目標と比較し、必要であれば、新たな入力パラメータにより工程１〜６を再度行う。
【００８６】
これらの工程を行うために、徐冷点、熱膨張係数、および密度の組成依存性を表す３つの経験的関係、すなわち：
徐冷点＝828.3＋3.1Ａｌ2Ｏ3−3.9ＭｇＯ−4.0ＣａＯ−4.4ＳｒＯ−9.4Ｂ2Ｏ3（℃）
ＣＴＥ＝13.6＋0.22Ｂ2Ｏ3＋0.75ＭｇＯ＋1.58ＣａＯ＋1.86ＳｒＯ（×１０-7／℃）
密度＝2.189＋0.0088Ａｌ2Ｏ3−0.0046Ｂ2Ｏ3＋0.0100ＭｇＯ＋0.0131ＣａＯ＋0.0286ＳｒＯ（ｇ／ｃｍ3）
を利用する。
【００８７】
最初の工程は、徐冷点の目標を選択することにある。７４０℃≦の徐冷点は、引張速度を相当増加させるが、徐冷点が７６０℃を超えると、ａＳｉ用途に関する改善がほとんどなくなってしまうであろう。しかしながら、ガラスをより大きなサイズの板のために意図している場合、溶融速度が制限要因であるかもしれないので、より低い徐冷点でも十分であろう。この実施例において、７４８℃の中間の目標値を選択した。
【００８８】
次の工程は、Ｒo、ＳoおよびＣoの出発値を選択することにある。最終ガラスの性質とこれらの変量との間の関係は複雑であり、あるものは、様々な性質を得るために、他のものに対して調節される。このことを念頭に置き、液相線粘度の問題（それゆえ、フュージョン法への適合性）を脇に置いて、一般に、
・  Ｒoの値が高いと、低いＲo値に対して、溶融温度が低くなり、徐冷点が低くなり、ＣＴＥが高くなり、密度が高くなる；
・  Ｓoの値が高いと、低いＳo値に対して、溶融温度が高くなり、ＣＴＥが高くなり、徐冷点が比較的低くなり、密度が高くなる；
・  Ｃoの値が高いと、低いＣo値に対して、溶融温度が低くなり、ＣＴＥが高くなり、徐冷点が高くなり、密度が高くなる；
と考えられる。Ｃoに関する傾向を考えると、これをできるだけ高く（１．０）することが魅力的なように思われるが、実際には、これにより、液相線温度が跳ね上がり、それゆえ、液相線粘度が減少してしまう。
【００８９】
本発明のガラスのＣＴＥと密度は、ＡＭＬＣＤ用途にほとんど常にうまく適しているので、液相線粘度、溶融温度、および徐冷点の競合する属性の間である程度バランスを取り、次いで、密度またはＣＴＥを改善するように基準の組成を調節しようとするのがより一般的である。この実施例について、以下のＲo、Ｓo、およびＣoの値は、それぞれの範囲の中点に近くなるように選択される：Ｒo＝１．２３、Ｓo＝０．８２、およびＣo＝０．６５。
【００９０】
これらのＲo、Ｓo、およびＣoの値を用いて、工程（３）および（４）を行う。より詳しくは、基準の無Ｂ2Ｏ3ガラスに関する目標のＭｇＯ含有量は、以下のように計算される：
［ＭｇＯ］o＝1.29＋12.94×Ｒo−14.4×Ｓo＝5.4モル％
入力として［ＭｇＯ］oを用いて、参照の無Ｂ2Ｏ3ガラスの理想的なＳｉＯ2含有量は、以下のように計算される：
［ＳｉＯ2］o＝87.57−6.06×［ＭｇＯ］o＋66.54×Ｒo−80.61×Ｓo＝70.59モル％。
【００９１】
これらの値により、工程（５）を行って、基準の無Ｂ2Ｏ3ガラスに関するＡｌ2Ｏ3、ＣａＯ、およびＳｒＯの含有量を決定する：
［Ａｌ2Ｏ3］o ＋［ＣａＯ］o＋［ＳｒＯ］o＝100−［ＳｉＯ2］o−［ＭｇＯ］o＝24モル％
［ＣａＯ＋ＳｒＯ］o／［Ａｌ2Ｏ3］o＝0.82
であるので、先の２つの式を組み合わせると：
1.82［Ａｌ2Ｏ3］o＝24モル％
が得られ、［Ａｌ2Ｏ3］oについて解くと、
［Ａｌ2Ｏ3］o＝13.19モル％
が得られる。ＣａＯとＳｒＯの合計濃度は、差：
［ＣａＯ＋ＳｒＯ］o＝24−13.19＝10.81モル％
により決定される。前提の［ＣａＯ］o／［ＣａＯ＋ＳｒＯ］o＝0.65により、［ＣａＯ］oおよび［ＳｒＯ］oの値は、以下のように得られる：
［ＣａＯ］o＝(0.65)×(10.81)＝7.03モル％
［ＳｒＯ］o＝3.78モル％。
【００９２】
これらの酸化物の濃度（無Ｂ2Ｏ3ガラスに関する）を用いて、工程（６）を行うことができる。工程（６）において、先に提示した徐冷点のアルゴリズムを用いて、所望の徐冷点を生じるのにどれだけＢ2Ｏ3を加えなければならないかを決定する。ＭxＯyがＡｌ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＣａＯ、およびＳｒＯを表す、［ＭxＯy］o＝ＭxＯy×（１−Ｂ2Ｏ3／100）の形態の式を徐冷点の式に代入すると、以下の式が得られる：
徐冷点＝828.3＋3.1［Ａｌ2Ｏ3］o×（１−Ｂ2Ｏ3／100）
−3.9［ＭｇＯ］o×（１−Ｂ2Ｏ3／100）
−4.0［ＣａＯ］o×（１−Ｂ2Ｏ3／100）
−4.4［ＳｒＯ］o×（１−Ｂ2Ｏ3／100）
−9.4Ｂ2Ｏ3
Ｋo＝3.1［Ａｌ2Ｏ3］o−3.9［ＭｇＯ］o−4.0［ＣａＯ］o−4.4［ＳｒＯ］o
と定義すると、以下の式が得られる：
徐冷点＝828.3＋Ｋo−Ｂ2Ｏ3×Ｋo／100−9.4［Ｂ2Ｏ3］o
さらに並べ替えると、この式により以下が得られる：
Ｂ2Ｏ3＝（828.3−徐冷点＋Ｋo）／（Ｋo／100＋9.4）
検討中の組成物について、
Ｋo＝(3.1)×(13.19)−(3.9)×(5.4)−(4)×(7.03)−(4.4)×(3.78)＝−24.9
これと、748℃の目標の徐冷点をＢ2Ｏ3の式に代入すると、Ｂ2Ｏ3の値は以下のように計算される：
Ｂ2Ｏ3＝（828.3−748−24.923）／（−24.9／100＋9.4）＝6.05モル％
ここで、Ｂ2Ｏ3について計算した値を用いて、他の酸化物の濃度を再正規化することができる。例えば、
ＳｉＯ2＝［ＳｉＯ2］o×（１−6.05／100）＝66.32モル％
最終組成は、
ＳｉＯ2＝66.32
Ａｌ2Ｏ3＝12.39
Ｂ2Ｏ3＝6.05
ＭｇＯ＝5.07
ＣａＯ＝6.60
ＳｒＯ＝3.55。
【００９３】
最後に、工程（７）において、ＣＴＥおよび密度の値を計算して、それらが考えている用途に適切であることを確認する：
ＣＴＥ＝13.6＋0.22Ｂ2Ｏ3＋0.75ＭｇＯ＋1.58ＣａＯ＋1.86ＳｒＯ
ＣＴＥ＝35.8×１０-7／℃
および
密度＝2.189＋0.0088Ａｌ2Ｏ3−0.0046Ｂ2Ｏ3＋0.0100ＭｇＯ＋0.0131ＣａＯ＋0.0286ＳｒＯ
密度＝2.509ｇ／ｃｍ3。
【００９４】
両方の値が、市販のＬＣＤ組成の範囲内にうまく収まる。もしＣＴＥまたは密度が低い必要があれば、Ｒoの値を低くして、および／またはＳoの値を高くして、たとえ溶融温度や液相線粘度などの他の属性を犠牲にすることになろうとも、それらの性質が正確に調節される。最良のバランスは、ガラスを製造するために想定されたプロセスおよび顧客の要件により決定される属性への制限による。
【００９５】
ガラスが、酸化物基準のモルパーセントで計算して、６４〜６８．２％のＳｉＯ2、１１〜１３．５％のＡｌ2Ｏ3、５〜９％のＢ2Ｏ3、２〜９％のＭｇＯ、３〜９％のＣａＯおよび１〜５％のＳｒＯを含むように、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｂ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよび他の成分（もしあれば）が選択されたガラスは、以下の有利な性質：１６２０℃以下の溶融温度（例えば、１６１５℃以下、１６１０℃以下など）、７２５℃以上の徐冷点（例えば、７３０℃以上、７３５℃以上、７４０℃以上、７４５℃以上など）、９０キロポアズ以上の液相線粘度（例えば、１００キロポアズ以上、１１０キロポアズ以上、１３０キロポアズ以上など）の内の１つ以上（例えば、２つ以上、３つ以上など）を有すると考えられる。以下の表１に列記されたデータにより、このことが確認される。
【００９６】
ある成分が上述した範囲から外れたら（すなわち、６４〜６８．２％のＳｉＯ2、１１〜１３．５％のＡｌ2Ｏ3、５〜９％のＢ2Ｏ3、２〜９％のＭｇＯ、３〜９％のＣａＯおよび１〜５％のＳｒＯの外に）、上述した有利な性質の内の１つ以上を有するガラスを見つけることができるであろうが、この実施例３に示した分析に鑑みて、これらの範囲外での動作は、特に望ましくない様式で上述した性質の１つ以上に影響を与えそうである。例えば、ＳｉＯ2含有量が高すぎると、融点に悪影響があり；Ｂ2Ｏ3含有量が高すぎると、徐冷点に悪影響があり；Ｂ2Ｏ3含有量が低すぎる、および／またはＳｉＯ2含有量が低すぎると、液相線粘度に悪影響があるであろう。
【００９７】
さらに、上述したように、ある実施の形態において、ガラス成分は、式１．０５≦（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ）／Ａｌ2Ｏ3≦１．４５が満たされるように選択される。これらのガラスは、（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ）／Ａｌ2Ｏ3＞１．４５のときの徐冷点および（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ）／Ａｌ2Ｏ3＜１．０５のときの液相線粘度と比較して、特に良好な徐冷点および液相線粘度を有すると考えられる。
【００９８】
実施例４〜１０３
表１には、ガラスバッチから酸化物基準で計算された、モルパーセントで表された本発明のガラスの実施例が列記されている。表１にはこれらのガラスに関する様々な物理的性質も列記されており、これらの性質の単位は以下のとおりである：
歪み点                ℃
軟化点                ℃
ＣＴＥ                ×１０-7／℃（０〜３００℃）
密度                  グラム／立方センチメートル
溶融温度              ℃
液相線温度            ℃
液相線粘度            キロポアズ。
【００９９】
個々の成分の合計が１００であるか１００に近いので、全ての実際的な目的にとって、報告された値は、モルパーセントを表すと考えてよい。実際のバッチ成分は、他のバッチ成分と一緒に溶融されたときに、所望の酸化物に適切な比率で転化される、酸化物、または他の化合物いずれかの任意の材料を含んでよい。例えば、ＳｒＣＯ3およびＣａＣＯ3は、それぞれ、ＳｒＯおよびＣａＯの供給源を提供できる。
【０１００】
表１のガラスを調製するために用いられる特定のバッチ成分は、細砂、アルミナ、ホウ酸、酸化マグネシウム、石灰石、および炭酸ストロンチウムまたは硝酸ストロンチウムであった。
【０１０１】
表１に列記されたガラスは、各ガラス組成物の３，０００または１９，０００グラムのバッチを、比較的均質なガラス組成物が得られる温度と時間、例えば、白金坩堝内において約１６時間の期間に亘り約１６００℃の温度で、溶融することによって調製した。詳しくは、バッチ材料をセラミック製粉砕機内でセラミック媒体を用いて１時間に亘りボールミル粉砕した。このバッチを１８００ｃｃの白金坩堝に移し、１６００℃で運転している炉に装填した。１６時間後、坩堝を炉から取り出し、ガラスを、冷たいスチール製のプレート上に注いだ。取り扱うのに十分に粘性になったときに、そのガラスを７２５℃で徐冷炉に移し、この温度で１時間に亘り保持し、次いで、０．５℃／分で室温まで冷却した。
【０１０２】
表１に列記されたガラスの性質は、ガラス業界において慣例的な技法にしたがって決定した。例えば、０〜３００℃の温度範囲に亘る線熱膨張係数は×１０-7／℃で表され、歪み点は℃で表されている。これらは、ファイバの延伸技法（それぞれ、ＡＳＴＭの参照番号Ｅ２２８−８５およびＣ３３６）から決定した。グラム／ｃｍ3で表された密度は、アルキメデス法（ＡＳＴＭ  Ｃ６９３）により測定した。℃で表された溶融温度（ガラス溶融物が２００ポアズの粘度を示す温度として定義される（「２００ｐでのＴ」））は、回転シリンダ粘度測定法（ＡＳＴＭ  Ｃ９６５−８１）により測定した高温粘度データに合わせたフルチャーの式を用いて計算した。℃で表されたガラスの液相線温度は、ＡＳＴＭ  Ｃ８２９−８１の標準勾配ボート液相線法を用いて測定した。これには、白金製ボート内に粉砕されたガラス粒子を入れ、このボートを温度勾配領域を有する炉内に置き、２４時間に亘り適切な温度領域内でボートを加熱し、顕微鏡検査によって、ガラスの内部に結晶が現れる最高温度を決定する各工程が含まれる。キロポアズで表された液相線粘度は、フルチャーの式の係数および液相線温度から決定した。
【０１０３】
【表１−１】
0005883166.tif 000002
【０１０４】
【表１−２】
0005883166.tif 000003
【０１０５】
【表１−３】
0005883166.tif 000004
【０１０６】
【表１−４】
0005883166.tif 000005
【０１０７】
【表１−５】
0005883166.tif 000006
【０１０８】
【表１−６】
0005883166.tif 000007
【０１０９】
【表１−７】
0005883166.tif 000008
【０１１０】
表１から、式：
−０．３≦ＭｇＯ−［ＭｇＯ］pred≦０．３
−０．３≦ＳｉＯ2−［ＳｉＯ2］pred≦０．３
を満たす組成物は、少なくとも９０ポアズの液相線粘度を有し、したがって、今日実施されているフュージョン法に適合する、または現行のプロセスへの調節を最小にして、フュージョン法に適合させられることが分かる。比較のために、コーニング社のＥａｇｌｅ  ＸＧの公称の液相線粘度は１３０キロポアズであり、高品質区域内の失透は、製造されているこのガラスには見られない。これは、比較的急勾配の粘度曲線のためであり、これより、アイソパイプに亘るΔＴをより小さくできる。表１に列記されたいくつかのガラスは、Ｅａｇｌｅ  ＸＧに匹敵するかそれより低い溶融温度、およびＥａｇｌｅ  ＸＧよりも高い徐冷点を有するので、それらのガラスは、さらに急勾配の粘度曲線を有し、それゆえ、わずかに低い液相線粘度が許容されると考えられる。もちろん、それらのガラスの多くは、Ｅａｇｌｅ  ＸＧに匹敵するかまたはそれより大きい液相線粘度を有し、そのために、リスクはずっと小さい。
【０１１１】
図２は、ＳｉＯ2の予測値である［87.46−5.85×ＭｇＯ×（１−Ｂ2Ｏ3／100）＋63.67×Ｍa−13.85×Ｓo］×［１−Ｂ2Ｏ3／100］に対する本発明の様々なガラスのＳｉＯ2濃度のプロットである。図３は、ＭｇＯの予測値である［1.01＋12.77×Ｒo−13.79×Ｓo］×［１−Ｂ2Ｏ3／100］に対する本発明の様々なガラスに関のＭｇＯ濃度のプロットである。図２および３が示すように、ＭｇＯおよびＳｉＯ2の実際の濃度は、全ての組成物について、予測値に非常に近い。
【０１１２】
図４は、ＳｉＯ2含有量の関数としての本発明の様々なガラスの溶融温度のグラフである。図４が示すように、溶融温度は、その他の点で、式：１１≦Ａｌ2Ｏ3≦１３．５；５≦Ｂ2Ｏ3≦９；２≦ＭｇＯ≦９；３≦ＣａＯ≦９；および１≦ＳｒＯ≦５を満たすガラスのＳｉＯ2含有量の比較的急勾配の関数として増加する。したがって、ＳｉＯ2含有量が６８．２モル％より大きい場合、特に、ヒ素を含有していない組成物において、溶融温度は１６２０℃より高くなると考えられる。
【０１１３】
ここに好ましい実施の形態を詳しく描写し、説明してきたが、本発明の精神から逸脱せずに様々な改変、追加、置換などを行うことができ、したがって、これらは、以下の特許請求の範囲に定義された本発明の範囲内にあると考えられることが当業者には明らかであろう。
【図１】
0005883166.tif 000009
【図２】
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【図３】
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【図４】
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