(57)【要約】本発明は、低い熱収縮率と失透の抑制とを両立するフラットパネルディスプレイ用ガラス基板とフラットパネルディスプレイを提供する。本発明のフラットパネルディスプレイ用ガラス基板は、モル％表示で、SiO2  55〜80%、Al2O3  8〜20%、B2O3   0〜8%、MgO   0超〜15%、CaO   0〜20%、SrO   0〜15%、BaO   0〜10%、を含有し、SiO2+2×Al2O3が100%以下であり、モル比B2O3/(SiO2+Al2O3)が0〜0.12であり、モル比MgO/ROが0.15〜0.9の範囲であり、失透温度が1280℃未満であり、常温から10℃／分で昇温し、550℃で2時間保持し、その後、10℃／分で常温まで降温した後の下記式で示される熱収縮率が3ppm以上75ppm未満である。熱収縮率（ppm）＝｛熱処理前後のガラスの収縮量／熱処理前のガラスの長さ｝×106【特許請求の範囲】
【請求項１】
モル％表示で、
SiO2  55〜80%、
Al2O3  8〜20%、
B2O3   0〜8%、
MgO   0%超〜15%、
CaO   0〜20%、
SrO   0〜15%、
BaO   0〜10%、
を含有し、
SiO2+2×Al2O3が100%以下であり、
モル比B2O3/(SiO2+Al2O3)が0〜0.12であり、
モル比MgO/RO(但し、ROはMgO、CaO、SrO及びBaOの合量である)が0.15〜0.9の範囲であり、
失透温度が1280℃未満であり、
常温から10℃／分で昇温し、550℃で2時間保持し、その後、10℃／分で常温まで降温した後の下記式で示される熱収縮率が3ppm以上75ppm未満である、フラットパネルディスプレイ用ガラス基板。
熱収縮率（ppm）＝｛熱処理前後のガラスの収縮量／熱処理前のガラスの長さ｝×106
【請求項２】
モル％表示で、
SiO2   63〜72%、
Al2O3  11〜15%、
を含有する、
請求項１記載のガラス基板。
【請求項３】
SiO2-Al2O3/2が45〜64%の範囲である、請求項１又は２記載のガラス基板。
【請求項４】
モル％表示で、
SiO2   63〜70%、
Al2O3  12〜15%、
B2O3    1.5〜7%、
MgO    3〜11%、
CaO    5〜11%、
SrO    0〜4%、
BaO    0〜4%、
を含有する、請求項１〜３のいずれかに記載のガラス基板。
【請求項５】
SnO2とFe2O3とを含有し、
モル％表示で、
SnO2  0.03〜0.15%、
SnO2とFe2O3との合量は、0.05〜0.2%の範囲である、
請求項１〜４のいずれかにガラス基板。
【請求項６】
モル％表示で、
Li2O、Na2O及びK2Oの合量は、0.01〜0.5mol%である、請求項１〜５のいずれかに記載のガラス基板。
【請求項７】
As2O3及びSb2O3を実質的に含有しない、請求項１〜６のいずれかに記載のガラス基板。
【請求項８】
100〜300℃における平均熱膨張係数が28×10-7℃-1以上、50×10-7℃-1未満である、請求項１〜７のいずれかに記載のガラス基板。
【請求項９】
オーバーフローダウンドロー法で成形されたガラス基板である、請求項１〜８のいずれかに記載のガラス基板。
【請求項１０】
LTPSまたは酸化物半導体から形成された薄膜トランジスタをガラス基板表面に形成したフラットパネルディスプレイであって、前記ガラス基板が、請求項１〜９のいずれか１項に記載のガラス基板であるフラットパネルディスプレイ。
【請求項１１】
フラットパネルディスプレイが液晶ディスプレイまたは有機ＥＬディスプレイである請求項１０記載のフラットパネルディスプレイ。
【請求項１２】
所定の組成に調合したガラス原料を熔解する熔解工程と、
前記熔解工程にて熔解した熔融ガラスを平板状ガラスに成形する成形工程と、
前記平板状ガラスを徐冷する工程であって、前記平板状ガラスの熱収縮率を低減するように前記平板状ガラスの冷却条件を制御する徐冷工程と、を含む請求項１〜１１のいずれか１項に記載のフラットパネルディスプレイ用ガラス基板の製造方法。
【請求項１３】
熔解工程は、少なくとも直接通電加熱を用いてガラス原料を熔解する、請求項１２に記載の製造方法。
【請求項１４】
熔解工程は、少なくとも高ジルコニア系耐火物を含んで構成される熔解槽においてガラス原料を熔解する、請求項１２又は１３に記載の製造方法。
【請求項１５】
SiO2  55〜80%、
Al2O3  8〜20%、
B2O3   0〜5%、
MgO   0%超〜15%
CaO   0〜20%
SrO   0〜15%
BaO 0〜2%
を含有し、
SiO2+2×Al2O3が100%以下であり、
モル比B2O3/(SiO2+Al2O3)が0〜0.12であり、
モル比MgO/RO(但し、ROはMgO、CaO、SrO及びBaOの合量である)が0.15〜0.9の範囲であり、
常温から10℃／分で昇温し、550℃で2時間保持し、その後、10℃／分で常温まで降温し
た後の下記式で示される熱収縮率が60ppm未満である、フラットパネルディスプレイ用ガ
ラス基板。
熱収縮率（ppm）＝｛熱処理前後のガラスの収縮量／熱処理前のガラスの長さ｝×106
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フラットパネルディスプレイ用ガラス基板およびその製造方法に関する。特に、本発明は低温ポリシリコン薄膜トランジスタ(以下、ＬＴＰＳ-ＴＦＴ(Low-Temperature-Polycrystalline-Silicon Thin-Film-Transistor)と記載する)フラットパネルディスプレイ用ガラス基板のフラットパネルディスプレイ用ガラス基板に関する。また、本発明は酸化物半導体薄膜トランジスタ(以下、ＯＳ-ＴＦＴ(Oxide-Semiconductor Thin-Film-Transistor)と記載する)フラットパネルディスプレイ用ガラス基板のフラットパネルディスプレイ用ガラス基板に関する。さらに詳細には、本発明は、前記フラットパネルディスプレイが液晶ディスプレイであるフラットパネルディスプレイ用ガラス基板に関する。または前記フラットパネルディスプレイが、有機ＥＬディスプレイであるフラットパネルディスプレイ用ガラス基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯機器などに搭載されたディスプレイは、消費電力を低減できるなどの理由から、薄膜トランジスター(ＴＦＴ)の製造にＬＴＰＳを適用することが望まれるが、ＬＴＰＳ−ＴＦＴの製造において４００〜６００℃という比較的高温での熱処理が必要である。一方、小型携帯機器のディスプレイには、近年ますます高精細化が求められている。そのため、画素のピッチズレを引き起こす、ディスプレイパネル製造時に生じるガラス基板の熱収縮が問題となっている。また、ＯＳ−ＴＦＴが形成されるガラス基板においても、同様に熱収縮の抑制が課題となっている。【０００３】
ガラス基板の熱収縮率は、一般に、ガラスの歪点を向上させること、または熱膨張係数を低下させることで低減することが可能である。【０００４】
熱収縮率に注目したガラス基板を開示する文献としては、特許文献１〜２がある。特許文献１〜２は、いずれも液晶ディスプレイ用ガラス基板に関する発明を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2004-315354号公報
【特許文献２】特開2007-302550号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載のガラス基板は、歪点は高いものの失透温度が高く、失透が生じやすいという問題があった。例えば、特許文献１に記載のガラス基板は、ガラス基板表面の研磨工程などを省略して生産性を向上することができるオーバーフローダウンドロー法などの成形方法では失透の問題が顕著になるという問題があった。また、特許文献２に記載のガラス基板は、歪点が十分に高くないので、熱収縮率を低減させようとすると、成形後の平板状ガラスがＴｇ近傍となる温度範囲内での冷却速度を極めて遅くする必要がある。そのため、特許文献２に記載のガラス基板は、生産性を保ちつつ熱収縮率を低減することが難しいという問題があった。【０００７】
そこで本発明は、低い熱収縮率と失透の抑制とを両立するガラス基板を提供することを目的とする。特に、本発明は、ＬＴＰＳ−ＴＦＴを用いたフラットパネルディスプレイに適したフラットパネルディスプレイ用ガラス基板およびその製造方法を提供することを目的とする。さらには、ＯＳ−ＴＦＴを用いたフラットパネルディスプレイにおいても、適した低い熱収縮率と失透の抑制とを両立するフラットパネルディスプレイ用ガラス基板およびその製造方法を提供することも本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、ガラス組成を工夫することで、低い熱収縮率と失透の抑制とを両立した、ＬＴＰＳ−ＴＦＴを用いたフラットパネルディスプレイに適したフラットパネルディスプレイ用ガラス基板を提供できることを見出して、本発明を完成させた。さらに、上記ガラス基板は、ＯＳ−ＴＦＴ用としても利用可能な低い熱収縮率と失透の抑制とを両立したものであることも見出して、本発明を完成させた。【０００９】
本発明は以下のとおりである。
［1］
モル％表示で、
SiO2  55〜80%、
Al2O3  8〜20%、
B2O3   0〜8%、
MgO   0%超〜15%、
CaO   0〜20%、
SrO   0〜15%、
BaO   0〜10%、
を含有し、
SiO2+2×Al2O3が100%以下であり、
モル比B2O3/(SiO2+Al2O3)が0〜0.12であり、
モル比MgO/RO(但し、ROはMgO、CaO、SrO及びBaOの合量である)が0.15〜0.9の範囲であり、
失透温度が1280℃未満であり、
常温から10℃／分で昇温し、550℃で2時間保持し、その後、10℃／分で常温まで降温した後の下記式で示される熱収縮率が3ppm以上75ppm未満である、フラットパネルディスプレイ用ガラス基板。
熱収縮率（ppm）＝｛熱処理前後のガラスの収縮量／熱処理前のガラスの長さ｝×106
［2］
モル％表示で、
SiO2   63〜72%、
Al2O3  11〜15%、
を含有する、[1]記載のガラス基板。
［3］
SiO2-Al2O3/2が45〜64%の範囲である、[1]又は[2]記載のガラス基板。
［4］
モル％表示で、
SiO2   63〜70%、
Al2O3  12〜15%、
B2O3    1.5〜7%、
MgO    3〜11%、
CaO    5〜11%、
SrO    0〜4%、
BaO    0〜4%、
を含有する、[1]〜[3]のいずれかに記載のガラス基板。
[5]
モル％表示で、
BaO  0〜2%、
を含有する、[1]〜[4]のいずれかに記載のガラス基板。
［6］
SnO2とFe2O3とを含有し、
モル％表示で、
SnO2  0.03〜0.15%、
SnO2とFe2O3との合量は、0.05〜0.2%の範囲である、
[1]〜[5]のいずれかにガラス基板。
［7］
モル％表示で、
Li2O、Na2O及びK2Oの合量は、0.01〜0.5mol%である、[1]〜[6]のいずれかに記載のガラス基板。
［8］
As2O3及びSb2O3を実質的に含有しない、[1]〜[7]のいずれかに記載のガラス基板。
［9］
100〜300℃における平均熱膨張係数が28×10-7℃-1以上、50×10-7℃-1未満である、[1]〜[8]のいずれかに記載のガラス基板。
[10]
オーバーフローダウンドロー法で成形されたガラス基板である、[1] 〜[9]のいずれかに記載のガラス基板。
［11］
ＬＴＰＳまたは、酸化物半導体から形成された薄膜トランジスタをガラス基板表面に形成したフラットパネルディスプレイであって、前記ガラス基板が、[1]〜[10]のいずれかに記載のガラス基板であるフラットパネルディスプレイ。
［12］
フラットパネルディスプレイが液晶ディスプレイまたは有機ＥＬディスプレイである[11]記載のフラットパネルディスプレイ。
［13］
所定の組成に調合したガラス原料を熔解する熔解工程と、
前記熔解工程にて熔解した熔融ガラスを平板状ガラスに成形する成形工程と、
前記平板状ガラスを徐冷する工程であって、前記平板状ガラスの熱収縮率を低減するように前記平板状ガラスの冷却条件を制御する徐冷工程と、を含む[1]〜[10]のいずれか１項に記載のフラットパネルディスプレイ用ガラス基板の製造方法。
[14]
前記熔解工程は、少なくとも直接通電加熱を用いてガラス原料を熔解する、[13]に記載の製造方法。
[15]
前記熔解工程は、少なくとも高ジルコニア系耐火物を含んで構成される熔解槽においてガラス原料を熔解する、[13]又は[14]に記載の製造方法。
[16]
前記徐冷工程は、平板状ガラスがＴｇからＴｇ−１００℃となる温度範囲内において、平板状ガラスの冷却速度が３０〜３００℃／分となるように徐冷を行う、[13]〜[15]のいずれか１項に記載の製造方法。
[17]
SiO2  55〜80%、
Al2O3  8〜20%、
B2O3   0〜5%、
MgO   0%超〜15%
CaO   0〜20%
SrO   0〜15%
BaO   0〜2%
を含有し、
SiO2+2×Al2O3が100%以下であり、
モル比B2O3/(SiO2+Al2O3)が0〜0.12であり、
モル比MgO/RO(但し、ROはMgO、CaO、SrO及びBaOの合量である)が0.15〜0.9の範囲であり、
常温から10℃／分で昇温し、550℃で2時間保持し、その後、10℃／分で常温まで降温し
た後の下記式で示される熱収縮率が60ppm未満である、フラットパネルディスプレイ用ガ
ラス基板。
熱収縮率（ppm）＝｛熱処理前後のガラスの収縮量／熱処理前のガラスの長さ｝×106
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、低い熱収縮率と失透の抑制とを両立したフラットパネルディスプレイ用ガラス基板を提供することができる。特に、ＬＴＰＳ−ＴＦＴ又はＯＳ−ＴＦＴを用いたフラットパネルディスプレイに適したフラットパネルディスプレイ用ガラス基板を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明のフラットパネルディスプレイ用ガラス基板は、モル％表示で、
SiO2  55〜80%、
Al2O3  8〜20%、
B2O3   0〜8%、
MgO   0%超〜15%
CaO   0〜20%、
SrO   0〜15%、
BaO   0〜10%、
を含有し、
SiO2+2×Al2O3が100%以下であり、
モル比B2O3/(SiO2+Al2O3)が0〜0.12であり、
モル比MgO/RO(但し、ROはMgO、CaO、SrO及びBaOの合量である)が0.15〜0.9の範囲であり、
失透温度が1280℃未満であり、
常温から10℃／分で昇温し、550℃で2時間保持し、その後、10℃／分で常温まで降温した後の下記式で示される熱収縮率が3ppm以上75ppm未満である。
熱収縮率（ppm）＝｛熱処理前後のガラスの収縮量／熱処理前のガラスの長さ｝×106
【００１２】
以下、本発明のフラットパネルディスプレイ用ガラス基板について説明する。
【００１３】
SiO2は、ガラスの骨格成分であり、従って、必須成分である。含有量が少なくなると、耐酸性が低下し、歪点が低下し、熱膨張係数が増加する傾向がある。また、SiO2含有量が少なすぎると、ガラス基板を低密度化するのが難しくなる。一方、SiO2含有量が多すぎると、熔融粘性が著しく高くなり熔解が困難になる傾向がある。SiO2含有量が多すぎると、耐失透性が低下する傾向もある。SiO2の含有量は、55〜80mol%の範囲とする。SiO2の含有量は、好ましくは60〜75mol%、より好ましくは62〜73mol%、さらに好ましくは63〜72mol%、一層好ましくは63〜70mol%、より一層好ましくは65〜70mol%、さらに一層好ましくは65〜69mol%、尚一層好ましくは65〜68mol%の範囲である。
【００１４】
Al2O3は、分相を抑制し、歪点を高くする必須成分である。Al2O3含有量が少なすぎると、ガラスが分相しやすくなる。また、Al2O3含有量が少なすぎると、歪点が低下する。さらに、Al2O3含有量が少なすぎると、ヤング率も低下し、酸によるエッチングレートも低下する傾向がある。Al2O3含有量が多すぎると、ガラスの失透温度が上昇して、耐失透性が低下するので、成形性が悪化する傾向がある。このような観点から、Al2O3の含有量は 8〜20mol%の範囲である。Al2O3の含有量は、好ましくは8〜18mol%、より好ましくは9〜17mol%、さらに好ましくは11〜15mol%、一層好ましくは12〜15mol%、より一層好ましくは12〜14mol%の範囲である。
【００１５】
B2O3は、ガラスの高温粘性を低下させ、熔融性を改善する成分である。即ち、熔融温度近傍での粘性を低下させるので、熔解性を改善する。また、失透温度を低下させる成分でもある。B2O3含有量が少ないと、熔解性が低下し、耐失透性が低下する傾向がある。B2O3含有量が多すぎると、歪点が低下し、耐熱性が低下する。また、B2O3含有量が多すぎると、ヤング率が低下する。また、ガラス成形時のB2O3の揮発により、失透が生じやすくなる。特に、歪点が高いガラスは、成型温度が高くなる傾向にあるため、上記揮発が促進され、失透の生成が顕著な問題となる。また、ガラス熔解時のB2O3の揮発により、ガラスの不均質が顕著となり、脈理が発生しやすくなる。このような観点から、B2O3含有量は、0〜8mol%、好ましくは0〜5mol%の範囲である。B2O3含有量は、好ましくは0.1〜5mol%、より好ましくは1.5〜5mol%、さらに好ましくは1.5〜4.5mol%の範囲である。一方、耐失透性を重視した場合には、B2O3含有量は好ましくは0〜7mol%、より好ましくは0.1〜7mol%、さらに好ましくは1〜7mol%、一層好ましくは1.5〜7mol%、より一層好ましくは1.5〜6.5mol%、さらに一層好ましくは2〜6mol%の範囲である。B2O3含有量は、熔解性と耐失透性の両方を考慮して適宜決定される。熔解性と耐失透性の両方を考慮するとB2O3含有量は、好ましくは1〜5mol%、より好ましくは1.5〜5mol%、さらに好ましくは1.5〜4.5mol%の範囲である。
【００１６】
MgOは、熔解性を向上させる必須成分である。また、アルカリ土類金属の中では密度を増加させにくい成分であるので、その含有量を相対的に増加させると、低密度化を図りやすくなる。含有させることで、熔解性を向上できる。但し、MgOの含有量が多すぎると、ガラスの失透温度が急激に上昇するため、特に成形工程で失透しやすくなる。また、MgO含有量が多すぎると、耐酸性低下の傾向がある。このような観点から、MgO含有量は、0mol%超〜15mol%であり、好ましくは1.5〜15mol%、より好ましくは2〜15mol%、さらに好ましくは2〜12mol%、一層好ましくは3〜11mol%、より一層好ましくは4〜10mol%、さらに一層好ましくは5〜9mol%の範囲である。
【００１７】
CaOは、ガラスの失透温度を急激に上げることなくガラスの熔解性を向上させるのに有効な成分である。また、アルカリ土類金属の中では密度を増加させにくい成分であるので、その含有量を相対的に増加させると、低密度化を図りやすくなる。含有量が少な過ぎると、耐失透性低下を生じる傾向がある。CaO含有量が多すぎると、熱膨張係数が増加し、密度が上昇する傾向がある。このような観点から、CaO含有量は、0〜20mol%、好ましくは3〜15mol%、より好ましくは4〜13mol%、さらに好ましくは5〜11mol%、一層好ましくは7〜11mol%の範囲である。
【００１８】
SrOは、ガラスの失透温度を下げることができる成分である。SrOは、必須ではないが、含有させると、耐失透性および熔解性が向上する。しかし、SrO含有量が多すぎると、密度が上昇してしまう。このような観点から、SrO含有量は、0〜15mol%であり、好ましくは0〜10mol%、より好ましくは0〜7mol%、さらに好ましくは0〜4mol%、一層好ましくは0〜2mol%、より一層好ましくは0〜1.5mol%、さらに一層好ましくは0〜1mol%の範囲である。ガラスの密度を低下させたい場合には、SrOは実質的に含有させないことが好ましい。
【００１９】
BaOは、ガラスの失透温度を下げることができる成分である。必須ではないが、含有させると、耐失透性および熔解性が向上する。しかし、BaOの含有量が多すぎると、密度が上昇してしまう。また、環境負荷の観点、および熱膨張係数が増大する傾向があることから、BaO含有量は、0〜10mol%であり、好ましくは0〜4mol%、より好ましくは0〜3mol%、さらに好ましくは0〜2.5 mol%、一層好ましくは0〜2mol%、より一層好ましくは0〜1 mol%、さらに一層好ましくは0〜0.5mol%、尚一層好ましくは実質的に含有させない。
【００２０】
Li2O及びNa2Oは、ガラス基板から溶出してＴＦＴ特性を劣化させたり、ガラスの熱膨張係数を大きくして熱処理時に基板を破損したりするおそれのある成分である。Li2O及びNa2Oは、好ましくはいずれも実質的に含有させない。
【００２１】
K2Oは、ガラスの塩基性度を高め、清澄性を促進させる成分である。また、熔解性を向上し、熔融ガラスの比抵抗を低下させる成分である。必須ではないが、含有させると、熔融ガラスの比抵抗が低下し、熔解槽を構成する耐火物に電流が流れてしまうことを防止でき、熔解槽が侵食されることを抑制できる。また、熔解槽を構成する耐火物がジルコニアを含有する場合、熔解槽が侵食されて、熔解槽からガラスへジルコニアが溶出してしまうことを抑制できるため、ジルコニアに起因する失透も抑制できる。また、熔解温度近傍におけるガラス粘性を低下させるので、熔解性と清澄性が向上する。一方、K2O含有量が多すぎると、ガラス基板から溶出してＴＦＴ特性を劣化させるおそれがある。また、熱膨張係数も増大する傾向がある。このような観点から、K2O含有量は、好ましくは0〜0.8mol%、より好ましくは0.01〜0.5mol%、さらに好ましくは0.1〜0.3mol%の範囲である。
【００２２】
ZrO2およびTiO2は、ガラスの化学的耐久性および歪点を向上させる成分である。ZrO2およびTiO2は、必須成分ではないが、含有させることで歪点の上昇および耐酸性向上を実現できる。しかし、ZrO2量およびTiO2量が多くなりすぎると、失透温度が著しく上昇するため、耐失透性および成形性が低下する場合がある。特に、ZrO2は融点が高く難熔なため、原料の一部が熔解炉の底部に堆積するといった問題を引き起こす。これらの未熔解の成分がガラス素地に混入するとインクルージョンとしてガラスの品質悪化を引き起こす。また、TiO2は、ガラスを着色させる成分なので、ディスプレイ用基板には好ましくない。このような観点から、本発明のガラス基板では、ZrO2およびTiO2の含有率は、それぞれ、0〜5mol%が好ましく、0〜3mol%がより好ましく、0〜2mol%がさらに好ましく、0〜1mol%が一層好ましい。さらに一層好ましくは、本発明のガラス基板には、ZrO2およびTiO2を実質的に含有させないことである。
【００２３】
ZnOは、耐BHF性や熔解性を向上させる成分である。但し、必須成分ではない。ZnO含有量が多くなりすぎると、失透温度が上昇し、歪点が低下し、密度が上昇する傾向がある。このような観点から、ZnO含有量は、好ましくは0〜5mol%、より好ましくは0〜3mol%、さらに好ましくは0〜2mol%、一層好ましくは0〜1mol%の範囲である。ZnOは実質的に含有させないことが好ましい。
【００２４】
P2O5は、高温粘性を低下させ、熔解性を向上させる成分である。但し、必須成分ではない。P2O5含有量が多すぎると、ガラス熔解時のP2O5の揮発により、ガラスの不均質が顕著となり、脈理が発生しやすくなる。また、耐酸性が著しく悪化する。また、乳白が生じやすくなる。このような観点から、P2O5含有量は、好ましくは0〜3mol%、より好ましくは0〜1mol%、さらに好ましくは0〜0.5mol%の範囲であり、実質的に含有しないことが特に好ましい。
【００２５】
本発明のガラス基板は清澄剤を含むことができる。清澄剤としては、環境への負荷が小さく、ガラスの清澄性に優れたものであれば特に制限されないが、例えば、Sn、Fe、Ce、Tb、Mo、SbおよびWの金属酸化物の群から選ばれる少なくとも１種を挙げることができる。清澄剤としては、SnO2が好適である。清澄剤の含有量は、少なすぎると、泡品質が悪化し、含有量が多くなりすぎると、失透や着色などの原因となる場合がある。清澄剤の含有量は、清澄剤の種類やガラスの組成にもよる。例えば、SnO2、Fe2O3及びSb2O3の合量は、0.05〜0.20mol%であることが好ましい。
【００２６】
SnO2は1600℃以上でも清澄効果が得られる清澄剤であり、アルカリ金属酸化物を微量にしか含有できないフラットパネルディスプレイ用ガラス基板（例えば、アルカリ金属酸化物の合量が0〜0.8mol%）の製造に使用できる数少ない清澄剤である。しかし、SnO2は失透を生じやすい成分であるため、失透を抑制する観点からは、多量に添加することは好ましくない。
【００２７】
また、歪点が高いガラス（例えば、歪点が670℃以上のガラス）は、歪点が低いガラス（例えば、歪点が670℃未満のガラス）と比較して失透温度が高くなりやすい傾向にあるため、失透を抑制するために、成形工程における熔融ガラスの温度を歪点が低いガラスと比較して高くしなくてはならない場合がある。ここで、オーバーフローダウンドロー法で用いられる成形体は、耐クリープ性・耐熱性という観点から、ジルコニアを含有する耐火物を含んで構成されることが好ましい。成形方法としてオーバーフローダウンドローを採用する場合、成形工程における熔融ガラスの温度を高くしようとするほど、成形体の温度も上昇させる必要がある。しかし、成形体の温度が高くなると、成形体からジルコニアが溶出し、当該ジルコニアの失透が生じやすくなるという問題がある。また、特にSnO2を多く含有するガラスでは、このジルコニアに起因して、SnO2の失透が生じる虞がある。
【００２８】
さらに、歪点が高いガラス（例えば、歪点が670℃以上のガラス）は、歪点が低いガラス（例えば、歪点が670℃未満のガラス）と比較して、ガラス原料を熔解する温度も高くなりやすい傾向にある。ここで、熔解工程を行う熔解槽は、耐侵食性の観点から、ジルコニアを含有する高ジルコニア系耐火物を含んで構成されることが好ましい。また、エネルギー効率の観点から、電気熔融あるいは電気熔融と他の加熱手段の組み合わせで、ガラス原料を熔解することが好ましい。しかし、本発明に記載されたような高歪点であり、かつアルカリ金属酸化物を微量にしか含有できないガラスを熔解する場合、熔融ガラスの比抵抗が大きいため、高ジルコニア系耐火物に電流が流れてしまい、熔融ガラス中にジルコニアが溶出してしまうという問題が生じやすくなる。ジルコニアが溶出してしまうと、上述したジルコニアの失透およびジルコニアに起因するSnO2の失透が生じる虞がある。
【００２９】
つまり、ジルコニアに起因するSnO2の失透を抑制するという観点からも、本発明のガラス基板においては、SnO2は0.2mol%を超えて含有させることは好ましくない。このような観点から、SnO2含有量は、例えば、0.01〜0.2mol%の範囲とすることが好ましく、より好ましくは0.03〜0.15mol%、さらに好ましくは0.05〜0.12mol%の範囲である。
【００３０】
Fe2O3は、清澄剤としての働きを有する以外に、熔融ガラスの比抵抗を低下させる成分である。高温粘性が高く、難熔解性のガラスにおいては、熔融ガラスの比抵抗を低下させるために含有させることが好ましい。しかし、Fe2O3含有量が多くなりすぎると、ガラスが着色し、透過率が低下する。そのためFe2O3含有量は、0〜0.1mol%の範囲であり、好ましくは0〜0.05mol%、より好ましくは0.001〜0.05mol%、さらに好ましくは0.003〜0.05mol%、一層好ましくは0.005〜0.03mol%の範囲である。
【００３１】
本発明において清澄剤は、SnO2とFe2O3を組合せて用いることが好ましい。失透の観点からは、SnO2を多く含有させることは好ましくないことは上述の通りである。しかし、清澄効果を十分に得るためには清澄剤を所定値以上含有させることが求められる。そこで、SnO2とFe2O3を併用することで、SnO2の含有量を失透が生じるほど多くせずに、十分な清澄効果を得、泡の少ないガラス基板を製造することができる。SnO2とFe2O3の合量は、好ましくは0.05〜0.2mol%の範囲であり、より好ましくは0.08〜0.2mol%、さらに好ましくは0.1〜0.18mol%、一層好ましくは0.1〜0.15mol%の範囲である。
【００３２】
SnO2とFe2O3の合量に対するSnO2の含有量のモル比(SnO2/(SnO2+Fe2O3))は、大きすぎると失透が生じやすくなり、小さすぎると十分な清澄効果を得られなくなり、ガラスが着色してしまう場合がある。そのため、好ましくは0.55〜1の範囲であり、より好ましくは0.6〜1、さらに好ましくは0.65〜1、一層好ましくは0.65〜0.95、より一層好ましくは0.65〜0.9の範囲である。
【００３３】
本発明のガラス基板は、環境負荷の問題から、As2O3は実質的に含有しないことが好ましい。本発明のガラス基板は、環境負荷の問題から、Sb2O3は、好ましくは0〜0.5mol%、より好ましくは0〜0.1mol%、最も好ましくは実質的に含有しない。
【００３４】
本発明のガラス基板は、環境上の理由からPbO及びFは実質的に含有しないことが好ましい。
【００３５】
なお、本明細書において、「実質的に含有せず」とは、前記ガラス原料にこれら成分の原料となる物質を用いないことを意味し、他の成分のガラス原料に不純物として含まれる成分、製造装置からガラスへ溶出する成分の混入を排除するものではない。
【００３６】
SiO2の含有量とAl2O3の含有量の2倍との合量であるSiO2+2×Al2O3は少なすぎると、歪点が低下する傾向があり、多すぎると、耐失透性が悪化する傾向がある。そのためSiO2+2×Al2O3は、100mol%以下であり、好ましくは75〜100mol%、より好ましくは75〜97mol%、より好ましくは80〜96mol%、さらに好ましくは85〜96mol%、一層好ましくは85〜95mol%、より一層好ましくは87〜95mol%、さらに一層好ましくは89〜95mol%、尚一層好ましくは89〜94mol%である。
【００３７】
SiO2の含有量とAl2O3の1/2の差SiO2-Al2O3/2は、値が小さすぎると、エッチングレートは向上するものの、耐失透性が低下するおそれがある。値が高すぎると、エッチングレートが低下するおそれがある。このような観点から、SiO2-Al2O3/2は、69mol%以下であることが好ましく、好ましくは45〜69mol%、より好ましくは45〜64mol%、さらに好ましく50〜63mol%、一層好ましくは55〜62 mol%、より一層好ましくは55〜61.5mol%、さらに一層好ましくは55〜61mol%である。
【００３８】
モル比B2O3/(SiO2+Al2O3)は、主に歪点と耐失透性の指標となる。B2O3は、前述のように、含有量が少ないと、熔解性および耐失透性が低下する。他方、含有量が多くなると、歪点が低下し、耐熱性が低下する。また、含有量が多くなると、耐酸性およびヤング率が低下する傾向がある。B2O3/(SiO2+Al2O3)についても基本的には同様の傾向がある。そのためモル比B2O3/(SiO2+Al2O3)は0〜0.12の範囲とする。B2O3/(SiO2+Al2O3)が0.12超では、歪点を十分に高くすることができず、0に近づくほど耐失透性は低下する傾向がある。モル比B2O3/(SiO2+Al2O3)は、好ましくは0〜0.1、より好ましくは0.001〜0.08、さらに好ましくは0.005〜0.08、一層好ましくは0.01〜0.075、より一層好ましくは0.01〜0.07の範囲である。一方、より耐失透性を重視した場合には、モル比B2O3/(SiO2+Al2O3)は0〜0.12、好ましくは0.01〜0.10、より好ましくは0.02〜0.09、さらに好ましくは0.025〜0.085の範囲である。尚、上記モル比の逆数である(SiO2+Al2O3)/B2O3は、B2O3が0mol%超の場合、好ましくは8.3以上である。
【００３９】
B2O3とP2O5の合量であるB2O3+P2O5は少なすぎると、熔解性が低下する傾向があり、多すぎると、B2O3+P2O5のガラスの不均質が顕著となり、脈理が発生しやすくなり、歪点が低下する傾向がある。そのためB2O3+P2O5は、好ましくは0〜8mol%、より好ましくは0〜5 mol%、さらに好ましくは0.1〜5mol%、一層好ましくは1.5〜5mol%である。一方、耐失透性を重視した場合には、B2O3+P2O5は、好ましくは0〜7mol%、より好ましくは0.1〜7mol%、さらに好ましくは1〜7mol%、一層好ましくは1.5〜7mol%、より一層好ましくは1.5〜6.5mol%、さらに一層好ましくは2〜6.5mol%、尚一層好ましくは2〜6mol%の範囲である。B2O3+P2O5は、熔解性と耐失透性の両方を考慮して適宜決定される。熔解性と耐失透性の両方を考慮すると、B2O3+P2O5は、好ましくは1〜8mol%、より好ましくは1.5〜7mol%、さらに好ましくは2〜5mol%である。
【００４０】
モル比MgO/ROは耐失透性の指標となる。但し、ROはMgO、CaO、SrO及びBaOの含有量の合量(MgO+CaO+SrO+BaO)である。MgO/ROは好ましくは0.15〜0.9、より好ましくは0.2〜0.8、さらに好ましくは0.3〜0.7、一層好ましくは0.3〜0.6の範囲である。これらの範囲とすることで、耐失透性と熔解性を両立することができる。さらに、低密度化を図ることができる。
【００４１】
SrO及びBaOは、ガラスの失透温度を下げることができる成分である。必須ではないが、含有させると、耐失透性および熔解性が向上する。但し、含有量が多すぎると、密度が上昇してしまう。このような観点から、SrO含有量及びBaO含有量の合量（SrO+BaO）は、好ましくは0〜15mol%の範囲であり、より好ましくは0〜10mol%、さらに好ましくは0〜7mol%、一層好ましくは0〜5mol%、より一層好ましくは0〜4mol%、さらに一層好ましくは0〜3mol%、尚一層好ましくは0〜2mol%の範囲である。密度を低下させたい場合には、実質的に含有させないことが好ましい。
【００４２】
MgO、CaO、SrO及びBaOは、熔解性を向上させる成分である。MgO、CaO、SrO及びBaOの含有量の合量であるRO(MgO+CaO+SrO+BaO)が少なすぎると、熔解性が悪化する。ROが多すぎると、歪点が低下し、密度が上昇し、ヤング率が低下する。また、ROが多すぎると、熱膨張係数が増大する傾向もある。このような観点から、ROは、好ましくは4〜25mol%の範囲であり、より好ましくは7〜21mol%、さらに好ましくは12〜19mol%の範囲である。
【００４３】
BaOは、環境に対する負荷が大きい成分であり、かつその含有量が多くなるとガラスの密度が高くなり、ガラス基板の軽量化を図り難くなる。BaO/ROは好ましくは0〜0.5、より好ましくは0〜0.1、さらに好ましくは0〜0.07、一層好ましくは0〜0.05、より一層好ましくは0〜0.02の範囲である。
【００４４】
Li2O、Na2O及びK2Oは、ガラスの塩基性度を高め、清澄剤の酸化を容易にして、清澄性を発揮させる成分である。また、熔融温度における粘性を低下させ、熔解性を向上させる成分である。また、熔融ガラスの比抵抗を低下させる成分でもある。Li2O、Na2O及びK2O は、必須ではないが、含有させると、熔融ガラスの比抵抗が低下し、清澄性および熔解性が向上する。特に、熔解槽を構成する耐火物に電流が過度に流れてしまうことを防止でき、熔解槽が侵食されることを抑制できる。また、熔解槽がジルコニアを含有する場合、熔解槽からガラスへのジルコニアの溶出を抑制できるため、ジルコニアに起因する失透も抑制できる。また、熔解ガラスの粘性を低下させるので、熔解性と清澄性が向上する。しかし、Li2O、Na2O及びK2Oの含有量の合量であるR2Oが多すぎると、ガラス基板から溶出してＴＦＴ特性を劣化させるおそれがある。また、熱膨張係数が増大する傾向がある。R2Oは好ましくは0〜0.8mol%、より好ましくは0.01〜0.5mol%、さらに好ましくは0.1〜0.3mol%である。
【００４５】
K2Oは、Li2OやNa2Oと比較して、分子量が大きいため、ガラス基板から溶出しにくい。そのため、R2Oを含有させる場合には、Li2OやNa2OよりもK2Oを多く含有させることが好ましい。Li2O及びNa2Oの割合が大きいと、ガラス基板から溶出してＴＦＴ特性を劣化させるおそれが強くなる。モル比K2O/R2Oは、好ましくは0.5〜1、より好ましくは0. 6〜1、さらに好ましくは0.65〜1、一層好ましくは0.7〜1の範囲である。
【００４６】
本発明のガラス基板は失透温度が、好ましくは1280℃未満、より好ましくは1260℃以下、さらに好ましくは1250℃以下、一層好ましくは1235℃以下、より一層好ましくは1215℃以下である。失透温度が1280℃未満であれば、オーバーフローダウンドロー法でガラス板の成形がしやすくなる。オーバーフローダウンドロー法を適用することで、ガラス基板表面を研磨する工程を省略することができるので、ガラス基板の表面品質を向上できる。また、生産コストも低減することができる。失透温度が高すぎると、失透が生じやすく、品質低下の虞がある。また、オーバーフローダウンドロー法への適用が難しくなる傾向がある。
【００４７】
本発明のガラス基板は、100℃〜300℃における平均熱膨張係数（100-300℃）が、28×10-7℃-1以上、50×10-7℃-1未満であることが好ましく、好ましくは41×10-7℃-1未満、より好ましくは28〜41×10-7℃-1未満、さらに好ましくは28〜39×10-7℃-1未満、一層好ましくは28〜38×10-7℃-1未満、より一層好ましくは32〜38×10-7℃-1未満、さらに一層好ましくは34×10-7℃-1超〜38×10-7℃-1未満の範囲である。熱膨張係数が大きいと、熱処理工程において、熱衝撃や熱収縮率が増大する傾向がある。ＬＴＰＳ−ＴＦＴの製造工程では、急加熱と急冷が繰り返され、ガラス基板にかかる熱衝撃は大きくなる。さらに、大型のガラス基板は、熱処理工程において、温度差（温度分布）がつきやすく、ガラス基板の破壊確率が高くなる。また、熱膨張係数が大きいと、熱収縮率を低減することが困難となる。他方、熱膨張係数が小さいと、ガラス基板上に形成される金属、有機系接着剤などの周辺材料と熱膨張係数との整合がとりにくくなり、周辺部材が剥離してしまう虞がある。
【００４８】
一般にガラス基板は歪点が低いと、ディスプレイ製造時の熱処理工程において熱収縮が生じやすくなる。本発明のガラス基板は、歪点が、好ましくは670℃以上、より好ましくは680℃以上、さらに好ましくは685℃以上、一層好ましくは690℃以上、より一層好ましくは695℃以上である。
【００４９】
本発明のガラス基板は熱収縮率が、75ppm未満であり、好ましくは70ppm未満、より好ましくは65ppm未満、より好ましくは60ppm未満である。熱収縮率は、好ましくは55ppm以下、さらに好ましくは50ppm以下、一層好ましくは48ppm以下、より一層好ましくは45ppm以下である。熱収縮率（量）が大きくなり過ぎると、画素の大きなピッチズレを引き起こし、高精細なディスプレイを実現できなくなる。熱収縮率（量）を所定範囲に制御するためには、ガラス基板の歪点を670℃以上とし、かつ平均熱膨張係数（100-300℃）を50×10-7℃-1未満とすることが好ましい。なお、熱収縮率は最も好ましくは0ppmであるが、熱収縮率を0ppmにしようとすると、徐冷工程を極めて長くすることや、徐冷、切断工程後に熱収縮低減処理（オフライン徐冷）を施すことが求められるが、この場合、生産性が低下し、コストが高騰してしまう。生産性およびコストを鑑みると、熱収縮率は、例えば、3ppm以上75ppm未満であることが好ましく、より好ましくは5ppm以上75ppm未満、さらに好ましくは10ppm以上65ppm未満、一層好ましくは15ppm以上60ppm未満、より一層好ましくは20〜55ppm、さらに一層好ましくは25〜50ppmである。
【００５０】
尚、熱収縮率は、昇降温速度が１０℃／分、５５０℃で２時間保持の熱処理を施された後の下記式で示される。より詳細には、常温から１０℃／分で昇温し、５５０℃で２時間保持し、その後、１０℃／分で常温まで降温する。
熱収縮率（ppm）＝｛熱処理前後のガラスの収縮量／熱処理前のガラスの長さ｝×１０6
このとき、「熱収縮処理前後のガラスの収縮量」とは、「熱処理前のガラスの長さ−熱処理後のガラスの長さ」である。
【００５１】
本発明のガラス基板は密度が、ガラス基板の軽量化及びディスプレイの軽量化という観点から、好ましくは2.6g/cm3以下、より好ましくは2.57g/cm3以下、さらに好ましくは2.53g/cm3以下、一層好ましくは2.5g/cm3以下である。密度が高くなり過ぎると、ガラス基板の軽量化が困難となり、ディスプレイの軽量化も図れなくなる。
【００５２】
ガラスの転移点（以下、Tgと記載）が低くなると、耐熱性が低下する傾向がある。また、熱処理工程において熱収縮が生じやすくなる傾向もある。本発明のガラス基板はTgが、好ましくは720℃以上、より好ましくは730℃以上、さらに好ましくは740℃以上、一層好ましくは750℃以上である。ガラス基板のTgを上記範囲にするには、本発明のガラス基板の組成の範囲において、Tgを高める、例えば、SiO2及びAl2O3等の成分を多めにする、あるいはB2O3の成分を少なくすることが適当である。
【００５３】
本発明のガラス基板を構成するガラスは、エッチングレートが50μm/h以上であることが好ましい。エッチングレートが速くなると、生産性が向上する。特に、TFT側とカラーフィルタ側のガラス基板を張り合わせた後にエッチングを行い、軽量化を図る場合には、エッチングレートが生産性を左右する。しかし、エッチングレートが高くなりすぎると液晶製造時の生産性は向上するものの、ガラスの耐失透性が低下してしまう。また、熱収縮率も増大しやすくなる。エッチングレートは好ましくは60〜140μm/h、より好ましくは70〜120μm/h、さらに好ましくは75〜120μm/h、一層好ましくは80〜120μm/hである。ガラスのエッチングレートを高めるためには、SiO2-Al2O3/2の値を小さくすればよい。他方、ガラスのエッチングレートを低くするためには、例えば、SiO2-Al2O3/2の値を大きくすればよい。本発明においては、上記エッチングレートは以下の条件で測定したものと定義する。エッチングレート(μｍ／ｈ)は、ガラス基板を、HF濃度1mol/kg、HCl濃度5mol/kgとなるように調整した４０℃のエッチング液に１時間浸漬した場合の、単位時間(1時間)当たりのガラス基板の一方の表面の厚み減少量(μｍ)として表す。
【００５４】
本発明のガラス基板は板厚が、例えば、0.1〜1.1mmの範囲であることができる。但し、この範囲に限定する意図ではない。板厚は、例えば、0.1〜0.7mm、0.3〜0.7mm、0.3〜0.5mmの範囲であることもできる。ガラス板の厚さが薄すぎると、ガラス基板自体の強度が低下する。例えば、フラットパネルディスプレイ製造時の破損が生じやすくなる。板厚が厚すぎると、薄型化が求められるディスプレイには好ましくない。また、ガラス基板の重量が重くなるため、フラットパネルディスプレイの軽量化が図りがたくなる。さらに、TFT形成後にエッチング処理を行う場合には、エッチング処理量が多くなり、コストと時間がかかってしまう。
【００５５】
本発明のガラス基板は、例えば、アレイ・カラーフィルタ張り合わせ後にガラス基板表面をエッチング処理するフラットパネルディスプレイの製造に用いられる。特に本発明のガラス基板は、ＬＴＰＳ−ＴＦＴまたはＯＳ−ＴＦＴが形成されるフラットパネルディスプレイ用ガラス基板に好適である。具体的には、液晶ディスプレイ用ガラス基板、有機ＥＬディスプレイ用ガラス基板に好適である。特に、ＬＴＰＳ−ＴＦＴ液晶ディスプレイ用ガラス基板、ＬＴＰＳ−ＴＦＴ有機ＥＬディスプレイ用ガラス基板に好適である。中でも、高精細が求められる携帯端末などのディスプレイ用ガラス基板に好適である。
【００５６】
＜フラットパネルディスプレイ＞
本発明は、ＬＴＰＳ−ＴＦＴまたはＯＳ−ＴＦＴをガラス基板表面に形成したフラットパネルディスプレイを包含し、このフラットパネルディスプレイはガラス基板が上記本発明のガラス基板である。本発明のフラットパネルディスプレイは、例えば、液晶ディスプレイまたは有機ＥＬディスプレイであることかできる。
【００５７】
＜ガラス基板の製造方法＞
本発明のフラットパネルディスプレイ用ガラス基板の製造方法は、所定の組成に調合したガラス原料を、例えば、直接通電加熱や燃焼加熱を用いて、熔解する熔解工程と、
前記熔解工程にて熔解した熔融ガラスを平板状ガラスに成形する成形工程と、
前記平板状ガラスを徐冷する徐冷工程と、を有する。
特に、前記徐冷工程は、前記平板状ガラスの熱収縮率を低減するように前記平板状ガラスの冷却条件を制御する工程であることが好ましい。
【００５８】
[熔解工程]
熔解工程においては、所定の組成を有するように調合したガラス原料を、例えば、直接通電加熱や燃焼加熱を用いて熔解する。ガラス原料は、公知の材料から適宜選択できる。エネルギー効率の観点から、熔解工程では、ガラス原料を、少なくとも直接通電加熱を用いて熔解することが好ましい。また、熔解工程を行う熔解槽は、高ジルコニア系耐火物を含んで構成されることが好ましい。
【００５９】
[成形工程]
成形工程では、熔解工程にて熔解した熔融ガラスを平板状ガラスに成形する。平板状ガラスへの成形方法は、例えば、ダウンドロー法、特にオーバーフローダウンドロー法が好適であり、平板状ガラスとしてガラスリボンが成形される。その他、フロート法、リドロー法、ロールアウト法などを適用できる。ダウンドロー法を採用することにより、フロート法など他の成形方法を用いた場合に比べ、得られたガラス基板の主表面が雰囲気以外とは非接触である自由表面で形成されるために、極めて高い平滑性を有しており、成形後のガラス基板表面の研磨工程が不要となるために、製造コストを低減することができ、さらに生産性も向上させることができる。さらに、ダウンドロー法を使用して成形したガラス基板の両主表面は均一な組成を有しているために、エッチング処理を行った際に、成型時の表裏に関係なく均一にエッチングを行うことができる。加えて、ダウンドロー法を使用して成形することで、ガラス基板表面の研磨工程に起因するマイクロクラックのない表面状態を有するガラス基板を得ることができるため、ガラス基板自体の強度も向上させることができる
【００６０】
[徐冷工程]
徐冷時の条件を適宜調整することでガラス基板の熱収縮率をコントロールすることができる。特に、前記平板状ガラスの熱収縮率を低減するように前記平板状ガラスの冷却条件を制御することが好ましい。ガラス基板の熱収縮率は上述のように３ｐｐｍ以上７５ｐｐｍ未満である。３ｐｐｍ以上７５ｐｐｍ未満のガラス基板を製造するためには、例えば、ダウンドロー法を使用する場合は、平板状ガラスとしてのガラスリボンの温度を、ＴｇからＴｇ−１００℃の温度範囲内を２０〜２００秒かけて冷却するように、成形を行うことが望ましい。２０秒未満であると、熱収縮率を十分低減することができない場合がある。一方、２００秒を超えると、生産性が低下すると共に、ガラス製造装置（徐冷炉）が大型化してしまう。あるいは、平板状ガラスとしてのガラスリボンの冷却速度を、ＴｇからＴｇ−１００℃の温度範囲内において、３０〜３００℃／分とするように徐冷を行うことが好ましい。冷却速度が、３００℃／分を超えると、熱収縮率を十分低減することができない場合がある。一方、３０℃／分未満であると、生産性が低下すると共に、ガラス製造装置（徐冷炉）が大型化してしまう。冷却速度の好ましい範囲は、３０〜３００℃／分であり、５０〜２００℃／分がより好ましく、６０〜１２０℃／分がさらに好ましい。なお、徐冷工程の下流で平板状ガラスを切断した後に、別途オフラインで徐冷を行うことでも熱収縮率は低下させることができるが、この場合、徐冷工程を行う設備の他に、別途オフラインで徐冷を行う設備が必要となる。そのため、上述したように、オフライン徐冷を省略することができるように、徐冷工程を熱収縮率を低減できるように制御したほうが、生産性及びコストの観点からも好ましい。
【実施例】
【００６１】
以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明する。但し、本発明は実施例に限定されるものではない。【００６２】
実施例１〜３４
表１に示すガラス組成になるように、実施例１〜３４および参考例１〜４の試料ガラスを以下の手順に従って作製した。得られた試料ガラスおよび試料ガラス基板について、失透温度、Ｔｇ、１００〜３００℃の範囲における平均熱膨張係数、熱収縮率、密度、歪点を求めた。【００６３】
【表１】
2013099970.tif 000002
2013099970.tif 000003
2013099970.tif 000004
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2013099970.tif 000006
【００６４】
（試料ガラスの作製）
まず、表１に示すガラス組成となるように、通常のガラス原料である、シリカ，アルミナ，酸化ホウ素，炭酸カリウム，塩基性炭酸マグネシウム，炭酸カルシウム，硝酸ストロンチウム，硝酸バリウム，酸化第二スズおよび酸化第二鉄を用いて、ガラス原料バッチ（以下バッチと呼ぶ）を調合した。なお、ガラスで４００ｇとなる量で調合した。【００６５】
前記調合したバッチは、白金ルツボの中で熔融および清澄した。まず、このルツボを１６００℃に設定した電気炉で３時間保持してバッチを熔融した。次に、その電気炉を１６４０℃まで昇温し、４時間保持することでガラス融液の清澄を行なった。その後、ガラス融液を炉外で鉄板上に流し出し、冷却固化してガラス体を得た。このガラス体には引き続いて徐冷操作を施した。徐冷操作は、このガラス体を８００℃に設定した別の電気炉の中で２時間保持した後、７４０℃まで２時間、更に６６０℃まで２時間で冷却後、その電気炉の電源を切り、室温まで冷却することによって行なった。この徐冷操作を経たガラス体を試料ガラスとした。前記試料ガラスは、徐冷条件に影響されず、かつ／または、基板状では測定できない特性（失透温度、熱膨張係数、Ｔｇおよび歪点）の測定に用いた。【００６６】
上記試料ガラスを切断、研削および研磨加工を施して、φ５ｍｍ、長さ２０ｍｍの円柱状とし、これをＴｇで３０分保持した後、Ｔｇ−１００℃まで１００℃／分で冷却し、室温まで放冷することで、熱収縮測定用試料ガラスとした。【００６７】
（歪点）
前記試料ガラスを、３ｍｍ角、長さ５５ｍｍの角柱形状に切断・研削加工して、試験片とした。この試験片に対して、ビーム曲げ測定装置（東京工業株式会社製）を用いて測定を行い、ビーム曲げ法（ＡＳＴＭ  Ｃ−５９８）に従い、計算により歪点を求めた。【００６８】
（熱収縮率）
熱収縮率は、常温から10℃／分で昇温し、550℃で2時間保持し、その後、10℃／分で常温まで降温した後の熱収縮測定用試料ガラスの収縮量を用いて、以下の式にて求めた。
熱収縮率（ｐｐｍ）＝｛熱処理前後のガラスの収縮量／熱処理前のガラスの長さ｝×１０6【００６９】
（失透温度の測定方法）
前記試料ガラスを粉砕し、２３８０μｍのふるいを通過し、１０００μｍのふるい上に留まったガラス粒を得た。このガラス粒をエタノールに浸漬し、超音波洗浄した後、恒温槽で乾燥させた。乾燥させたガラス粒を、幅１２ｍｍ、長さ２００ｍｍ、深さ１０ｍｍの白金ボート上に、前記ガラス粒２５ｇをほぼ一定の厚さになるように入れた。この白金ボートを、１０８０〜１４００℃の温度勾配をもった電気炉内に５時間保持し、その後、炉から取り出して、ガラス内部に発生した失透を５０倍の光学顕微鏡にて観察した。失透が観察された最高温度を、失透温度とした。【００７０】
（１００〜３００℃の範囲における平均熱膨張係数αおよびＴｇの測定方法）
前記試料ガラスを、φ５ｍｍ、長さ２０ｍｍの円柱状に加工して、試験片とした。この試験片に対し、示差熱膨張計（Ｔｈｅｒｍｏ  Ｐｌｕｓ２  ＴＭＡ８３１０）を用いて、昇温過程における温度と試験片の伸縮量を測定した。この時の昇温速度は５℃／分とした。前記温度と試験片の伸縮量との測定結果を元に１００〜３００℃の温度範囲における平均熱膨張係数およびＴｇを求めた。なお、本願でのＴｇとは、ガラス体を８００℃に設定した別の電気炉の中で２時間保持した後、７４０℃まで２時間、更に６６０℃まで２時間で冷却後、その電気炉の電源を切り、室温まで冷却した試料ガラスについて測定した値である。【００７１】
（密度）
ガラスの密度は、アルキメデス法によって測定した。【００７２】
（エッチングレート)
エッチングレート(μｍ／ｈ)は、試料ガラス(１２．５mm x２０mm x０．７mm)を、HF濃度1mol/kg、HCl濃度5mol/kgとなるように調整した４０℃のエッチング液(２００mL)に１時間浸漬した場合の、単位時間(1時間)当たりのガラス基板の一方の表面の厚み減少量(μｍ)として表す。【００７３】
実施例に示す組成となるよう調合したガラス原料を、高ジルコニア系耐火物を含む耐火煉瓦製の熔解槽と白金合金製の調整槽を備えた連続熔解装置を用いて、１５６０〜１６４０℃で熔解し、１６２０〜１６７０℃で清澄し、１４４０〜１５３０℃で攪拌した後にオーバーフローダウンドロー法により厚さ０．７ｍｍの薄板状に成形し、ＴｇからＴｇ−１００℃の温度範囲内において、１００℃／分の速度で徐冷を行い、ガラス基板を得た。なお、前記記載の各特性については、得られたガラス基板を用いて測定した。なお、熱収縮率は、下記の方法により求めた。
ガラス基板の所定箇所に直線状のマーキングを記入した後、このガラス基板をマーキングに対して垂直にカッター線を入れ、２つのガラス板片に分割した。次に、一方のガラス板片のみに、５５０℃、２時間の熱処理を施した。その後、熱処理を施したガラス板片と未処理のガラス板片を並べて接着テープで固定してから、マーキングのずれを測定し、下記式で熱収縮率を求めた。
熱収縮率（ｐｐｍ）＝｛熱処理前後のガラスの収縮量／熱処理前のガラスの長さ｝×１０6【００７４】
上記のように得られたガラスは、熱収縮率が3ppm以上75ppm未満であった。また、失透温度も1280℃未満であった。したがって、これらのガラスを用いることで、オーバーフローダウンドロー法により、ＬＴＰＳ−ＴＦＴが適用されるディスプレイに用いることが可能な、ガラス基板を製造することができる。また、これらのガラス基板は、ＯＳ−ＴＦＴ用ガラス基板としても適したものである。
【手続補正書】
【提出日】平成26年9月26日(2014.9.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モル％表示で、
SiO2  55〜80%、
Al2O3  8〜20%、
B2O3   0〜8%、
MgO   0%超〜15%、
CaO   0〜20%、
SrO   0〜15%、
BaO   0%超、10%以下、
を含有し、
SiO2+2×Al2O3が100%以下であり、
モル比B2O3/(SiO2+Al2O3)が0〜0.12であり、
モル比MgO/RO(但し、ROはMgO、CaO、SrO及びBaOの合量である)が0.15〜0.9の範囲であり、
歪点が706℃以上であり、
ガラス転移温度が740℃以上であり、
失透温度が1235℃以下であり、
常温から10℃／分で昇温し、550℃で2時間保持し、その後、10℃／分で常温まで降温した後の下記式で示される熱収縮率が3ppm以上75ppm未満である、ディスプレイ用ガラス基板。
熱収縮率（ppm）＝｛熱処理前後のガラスの収縮量／熱処理前のガラスの長さ｝×106
【請求項２】
モル％表示で、
SiO2   63〜72%、
Al2O3  11〜15%、
を含有する、
請求項１記載のガラス基板。
【請求項３】
SiO2-Al2O3/2が45〜64%の範囲である、請求項１又は２記載のガラス基板。
【請求項４】
モル％表示で、
SiO2   63〜70%、
Al2O3  12〜15%、
B2O3   1.5〜7%、
MgO   3〜11%、
CaO   5〜11%、
SrO   0〜4%、
BaO   0%超、4%以下、
を含有する、請求項１〜３のいずれかに記載のガラス基板。
【請求項５】
SnO2とFe2O3とを含有し、
モル％表示で、
SnO2   0.03〜0.15%、
SnO2とFe2O3との合量は、0.05〜0.2%の範囲である、
請求項１〜４のいずれかにガラス基板。
【請求項６】
モル％表示で、
Li2O、Na2O及びK2Oの合量は、0.01〜0.5mol%である、請求項１〜５のいずれかに記載のガラス基板。
【請求項７】
As2O3及びSb2O3を実質的に含有しない、請求項１〜６のいずれかに記載のガラス基板。
【請求項８】
100〜300℃における平均熱膨張係数が28×10-7℃-1以上、50×10-7℃-1未満である、請求項１〜７のいずれかに記載のガラス基板。
【請求項９】
BaOを1.0%以上含有する、請求項１〜８のいずれかに記載のガラス基板。
【請求項１０】
液晶ディスプレイ用ガラス基板である、請求項１〜９のいずれかに記載のガラス基板。
【請求項１１】
オーバーフローダウンドロー法で成形されたガラス基板である、請求項１〜１０のいずれかに記載のガラス基板。
【請求項１２】
LTPSまたは酸化物半導体から形成された薄膜トランジスタをガラス基板表面に形成したディスプレイであって、前記ガラス基板が、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のガラス基板であるディスプレイ。
【請求項１３】
ディスプレイが液晶ディスプレイまたは有機ＥＬディスプレイである請求項１２記載のディスプレイ。
【請求項１４】
所定の組成に調合したガラス原料を熔解する熔解工程と、
前記熔解工程にて熔解した熔融ガラスを平板状ガラスに成形する成形工程と、
前記平板状ガラスを徐冷する工程であって、前記平板状ガラスの熱収縮率を３ｐｐｍ以上７５ｐｐｍ未満になるように前記平板状ガラスの冷却条件を制御する徐冷工程と、を含む請求項１〜１１のいずれか１項に記載のディスプレイ用ガラス基板の製造方法。
【請求項１５】
熔解工程は、少なくとも直接通電加熱を用いてガラス原料を熔解する、請求項１４に記載の製造方法。
【請求項１６】
熔解工程は、少なくとも高ジルコニア系耐火物を含んで構成される熔解槽においてガラス原料を熔解する、請求項１２又は１３に記載の製造方法。
【請求項１７】
モル％表示で、
SiO2  55〜80%、
Al2O3  8〜20%、
B2O3   0〜5%、
MgO   0%超〜15%
CaO   0〜20%
SrO   0〜15%
BaO   0%超、2%以下
を含有し、
SiO2+2×Al2O3が100%以下であり、
モル比B2O3/(SiO2+Al2O3)が0〜0.12であり、
モル比MgO/RO(但し、ROはMgO、CaO、SrO及びBaOの合量である)が0.15〜0.9の範囲であり、
歪点が706℃以上であり、
ガラス転移温度が740℃以上であり、
失透温度が1235℃以下であり、
常温から10℃／分で昇温し、550℃で2時間保持し、その後、10℃／分で常温まで降温した後の下記式で示される熱収縮率が60ppm未満である、ディスプレイ用ガラス基板。
熱収縮率（ppm）＝｛熱処理前後のガラスの収縮量／熱処理前のガラスの長さ｝×106
【国際調査報告】
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2013099970.tif 000008
2013099970.tif 000009
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