(57)【要約】ＢａＯおよびアルカリ酸化物を実質的に含まない、ＬＣＤのガラス基板に特に適したガラス材料が開示されている。このガラス材料は、酸化物基準のモルパーセントで表して、７０〜８０％、好ましくは７２〜７７％のＳｉＯ2；３〜９％、好ましくは４〜７％のＡｌ2Ｏ3；８〜１８％、好ましくは１０〜１６％のＢ2Ｏ3；３〜１０％、好ましくは３〜８％のＣａＯ；０〜４％、好ましくは０〜３％のＲＯ；０〜０．２％、好ましくは０〜０．１％のＳｎＯ；０〜１％、好ましくは０〜０．５％のＸＯから実質的になり、ここで、ＲＯはＭｇＯ、ＳｒＯおよびＺｎＯを集合的に表し、ＸＯはＴｉＯ2、ＺｒＯ2、Ｙ2Ｏ3およびＬａ2Ｏ3を集合的に表す。このガラス材料は、約６００℃を超える範囲の歪み点、約２３〜３５×１０-7／℃の範囲の熱膨張係数（ＣＴＥ）、約２．３５ｇ／ｃｍ3未満の密度、約１２００℃以下の液相線温度、および０．５ｍｇ／ｃｍ2以下の損失重量のＢＨＦ中の耐久性を有する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＢａＯおよびアルカリ酸化物を実質的に含まず、酸化物基準のモルパーセントで表して、７０〜８０％のＳｉＯ2；３〜９％のＡｌ2Ｏ3；８〜１８％のＢ2Ｏ3；３〜１０％のＣａＯ；０〜４％のＲＯ；０〜０．２％のＳｎＯ；０〜１％のＸＯの組成であって、ＲＯはＭｇＯ、ＳｒＯおよびＺｎＯを表し、ＸＯはＴｉＯ2、ＺｒＯ2、Ｙ2Ｏ3およびＬａ2Ｏ3を表すものである組成から実質的になるガラス材料であって、
約６００℃を超える歪み点、約２３〜３５×１０-7／℃の範囲の熱膨張係数、約２．３５ｇ／ｃｍ3未満の密度、約１２００℃以下の液相線温度および０．５ｍｇ／ｃｍ2以下の損失重量のＢＨＦ中の耐久性を有することを特徴とするガラス材料。
【請求項２】
酸化物基準のモルパーセントで表して、７２〜７７％のＳｉＯ2；４〜７％のＡｌ2Ｏ3；１０〜１６％のＢ2Ｏ3；３〜８％のＣａＯ；０〜３％のＲＯ；０〜０．１％のＳｎＯ；０〜１％のＸＯの組成であって、ＲＯがＭｇＯ、ＳｒＯおよびＺｎＯを表すものである組成から実質的になることを特徴とする請求項１記載のガラス材料。
【請求項３】
前記酸化物のモル百分率が、
０．８≦Ｒ’Ｏ／Ａｌ2Ｏ3≦１．５、好ましくは０．９≦Ｒ’Ｏ／Ａｌ2Ｏ3≦１．３、
ここで、Ｒ’ＯはＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＺｎＯを表すものである条件、
を満たすことを特徴とする請求項１または２記載のガラス材料。
【請求項４】
前記酸化物のモル百分率が、
（ｉ）−０．２５＜（Ｒ’Ｏ−Ａｌ2Ｏ3）／Ｂ2Ｏ3＜０．２５、および
（ｉｉ）（Ｒ’Ｏ＋Ａｌ2Ｏ3）／Ｂ2Ｏ3＜２、
ここで、Ｒ’ＯはＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＺｎＯを表すものである条件、
を満たすことを特徴とする請求項１または２記載のガラス材料。
【請求項５】
前記酸化物のモル百分率が、
０＜（Ｒ’Ｏ−Ａｌ2Ｏ3）／Ｂ2Ｏ3＜０．１５の条件、
を満たすことを特徴とする請求項４記載のガラス材料。
【請求項６】
約６００〜７００℃の範囲の、好ましくは約６００〜６６０℃の範囲の歪み点、約２５〜３０×１０-7／℃の範囲の熱膨張係数、約２．１９〜２．３０ｇ／ｃｍ3の範囲の密度、および損失重量で表して、約０．３ｍｇ／ｃｍ2未満の、好ましくは約０．２ｍｇ／ｃｍ2未満のＢＨＦ中の耐久性を有することを特徴とする請求項１または２記載のガラス材料。
【請求項７】
約４００，０００ポアズより大きい、好ましくは約６００，０００ポアズより大きい、より好ましくは約８００，０００ポアズより大きい液相線粘度を有することを特徴とする請求項１または２記載のガラス材料。
【請求項８】
１７５０℃で約５００ポアズ未満の粘度を有することを特徴とする請求項１または２記載のガラス材料。
【請求項９】
ＢａＯおよびアルカリ酸化物を実質的に含まず、酸化物基準のモルパーセントで表して、７０〜８０％のＳｉＯ2；３〜９％のＡｌ2Ｏ3；８〜１８％のＢ2Ｏ3；３〜１０％のＣａＯ；０〜４％のＲＯ；０〜０．２％のＳｎＯ；０〜１％のＸＯの組成であって、ＲＯはＭｇＯ、ＳｒＯおよびＺｎＯを表し、ＸＯはＴｉＯ2、ＺｒＯ2、Ｙ2Ｏ3およびＬａ2Ｏ3を表すものである組成から実質的になるガラス材料であって、
約６００℃を超える歪み点、約２３〜３５×１０-7／℃の範囲の熱膨張係数、約２．３５ｇ／ｃｍ3未満の密度、約１２００℃以下の液相線温度および０．５ｍｇ／ｃｍ2以下の損失重量のＢＨＦ中の耐久性を有するガラス材料からなるフラットガラスシート。
【請求項１０】
前記ガラス材料が、酸化物基準のモルパーセントで表して、７２〜７７％のＳｉＯ2；４〜７％のＡｌ2Ｏ3；１０〜１６％のＢ2Ｏ3；３〜８％のＣａＯ；０〜３％のＲＯ；０〜０．１％のＳｎＯ；０〜１％のＸＯの組成であって、ＲＯがＭｇＯ、ＳｒＯおよびＺｎＯを表すものである組成から実質的になることを特徴とする請求項９記載のフラットガラスシート。
【請求項１１】
前記ガラス材料が、約６００〜７００℃の範囲の、好ましくは約６００〜６６０℃の範囲の歪み点、約２５〜３０×１０-7／℃の範囲の熱膨張係数、約２．１９〜２．３０ｇ／ｃｍ3の範囲の密度、および損失重量で表して、約０．３ｍｇ／ｃｍ2未満の、好ましくは約０．２ｍｇ／ｃｍ2未満のＢＨＦ中の耐久性を有することを特徴とする請求項９または１０記載のフラットガラスシート。
【請求項１２】
約０．５ｎｍ未満の表面粗さを有することを特徴とする請求項９または１０記載のフラットガラスシート。
【請求項１３】
約１５０ｐｓｉ（約１．０５ＭＰａ）の平均内部応力を有することを特徴とする請求項１２記載のフラットガラスシート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3・Ｂ2Ｏ3・ＳｉＯ2系のガラス材料、そのようなガラス材料からなるガラス製品、およびそのようなガラス材料とそのようなガラス製品を製造する方法に関する。本発明は、特に、フラットパネルディスプレイの基板に望ましい物理的および化学的性質を示すＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3・Ｂ2Ｏ3・ＳｉＯ2系ガラス材料、そのようなガラス材料からなるフラットガラスシート、並びに本発明のガラス材料およびガラスシートを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディスプレイ装置は、陰極線管（ＣＲＴ）やプラズマ・ディスプレイ・パネル（ＰＤＰ）などの発光型ディスプレイ、および非発光型ディスプレイの二つの部類に広く分類されるであろう。液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）が属する後者の部類は、外部光源に依存し、そのディスプレイは光変調器としてのみ働く。ＬＣＤ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のバックライト・ユニットなど）であろう。
【０００３】
ＡＬＣＤは、光を変調するための液晶（ＬＣ）材料の三つの固有の特徴に依存する。第一の特徴は、偏光光の旋光を生じる液晶の能力である。第二の特徴は、液晶の機械的配向性によりこの旋光を生じる液晶の能力である。第三の特徴は、外部の電場の印加によりこの配向性を生じる液晶の能力である。
【０００４】
単純なツイスト・ネマティック（ＴＮ）液晶ディスプレイの生産において、二枚の基板が液晶材料層を取り囲んでいる。ノーマリホワイトとして知られているディスプレイ方式において、基板の内面にアライメント層を施すことにより、液晶ディレクタを９０°螺旋状に旋回させる。これは、液晶の一方の面に進入する直線偏光光の偏光が、液晶材料により９０°だけ回転せしめられることを意味する。互いに９０°に方向付けられた偏光フイルムが基板の外面に配されている。
【０００５】
光は、第一の偏光フイルムに進入する際に、直線偏光される。液晶セルを横断する際に、この光の偏光は９０°回転しており、第二の偏光フイルムを出ることができる。液晶層を横切る電場を印加することにより、液晶ディレクタをその電場にアライメントし、光を回転させるその能力を妨害する。このセルを通過する直線偏光光は、偏光が回転しておらず、それゆえ、第二の偏光フイルムにより遮断される。したがって、簡単に言うと、液晶材料は光弁となり、その光の透過を許可または遮断する能力は、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一つのピクセルの動作に関する。高情報密度タイプのディスプレイでは、サブピクセルと称される数百万のこれらのピクセルをマトリクス方式にアセンブリする必要がある。アドレス速度を維持し、クロストークを最小にしながら、これらのサブピクセル全てにアドレスする、すなわち電場を印加するには、いくつかの課題がある。サブピクセルにアドレスするための好ましい様式の一つは、電場を、各サブピクセルに配置された薄膜トランジスタで制御することによるものであり、その薄膜がアクティブマトリクス液晶ディスプレイ（ＡＭＬＣＤ）装置の基礎を形成する。
【０００７】
これらのディスプレイの製造は非常に複雑であり、基板ガラスの性質が極めて重要である。最優先課題として、ＡＭＬＣＤ装置の生産に使用されるガラス基板は、厳密に制御される物理的寸法を有する必要がある。特許文献１（ドカーティー(Dockerty)）および特許文献２（ドカーティー）に記載されているダウンドロー・シートまたはフュージョン・プロセスは、ラップ仕上げや研磨などの、費用のかかる成形後の仕上げ操作を必要とせずにそのような製品を提供できる数少ないプロセスの一つである。残念ながら、フュージョン・プロセスは、ガラスの性質にむしろ厳しい制限を加え、好ましくは２００，０００ポアズより大きい、比較的高い液相線粘度を必要とする。
【０００８】
一般に、ディスプレイを構成する二枚の基板は別々に製造される。カラーフィルタ・プレートには、その上に一連の赤、青、緑、および黒の有機染料が付着されている。これらの原色の各々は、相方のアクティブ・プレートのピクセル電極区域と精密に対応しなければならない。これら二枚のプレートの製造中に遭遇する周囲の熱条件間の差の影響を取り除くために、寸法が熱条件に依存しないガラス基板（すなわち、熱膨張係数がより低いガラス）を使用することが望ましい。しかしながら、この性質は、膨脹の不一致のために生じる、付着したフイルムと基板との間の応力の発生により釣り合わされる必要がある。
【０００９】
アクティブ型薄膜トランジスタを含むのでそう呼ばれるアクティブ・プレートは、典型的な半導体タイプのプロセスを用いて製造される。これらのプロセスには、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含まれる。これらのプロセス中にガラスは不変であることが非常に望ましい。それゆえ、ガラスは、熱安定性と化学安定性の両方を示す必要がある。
【００１０】
熱安定性（熱圧縮または収縮としても知られている）は、特定のガラス組成の固有の粘性（歪み点により示される）および製造プロセスにより決まるガラスシートの熱履歴の両方に依存する。６００℃を超える歪み点およびフュージョン・プロセスの熱履歴を有するガラスは、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）および超低温ポリシリコン（ｐ−Ｓｉ）ＴＦＴの両方に基づくアクティブ・プレートについて許容される熱安定性を有する。高温加工（低温ｐ−Ｓｉ  ＴＦＴにより必要とされるような）には、熱安定性を確保するために、ガラス基板の製造に徐冷工程を加える必要があるであろう。
【００１１】
化学安定性は、製造プロセスに用いられる様々なエッチング液の攻撃に対する耐性を意味する。特に関心があるのは、シリコン層をエッチングするのに用いられるドライエッチング条件からの攻撃に対する耐性である。ドライエッチング条件をベンチマーク試験するために、基板試料を、１１０ＢＨＦとして知られているエッチング液に曝露する。この試験は、ガラス試料を、１容積の５０重量％のＨＦおよび１０容積の４０重量％ＮＨ4Ｆの溶液に３０℃で５分間に亘り浸漬することからなる。この試料を、損失重量および外観について等級付けする。
【００１２】
これらの要件に加え、ＡＭＬＣＤの製造業者は、より大きなディスプレイサイズの要望と規模の経済性の両方のために、より大きなサイズのガラス片を加工していることに着目している。現行の業界基準はＧｅｎＩＩＩ（５５０ｍｍ×６５０ｍｍ）およびＧｅｎＩＩＩ．５（６００ｍｍ×７２０ｍｍ）であるが、将来への努力は、ＧｅｎＩＶ（１ｍ×１ｍ）サイズ、および潜在的にそれより大きなサイズに注がれている。このことによりいくつかの懸念が生じる。最優先課題は、ガラスの重量である。ＧｅｎＩＩＩ．５からＧｅｎＩＶに移行する上でガラスの重量が５０％以上増加することは、ガラスをプロセス・ステーション中に輸送しその中を通すために用いられるロボット式取扱装置にとって重大な影響がある。より低い密度のガラス基板もＬＣＤの移動性に寄与する。さらに、ガラスの密度とヤング率に依存する弾性サグがより重大な課題となる。より大きなシートサイズは、プロセス・ステーション間でガラスを輸送するのに用いられるカセット内にガラスを装填し、取り出し、間隔を空ける能力に影響を与える。
【特許文献１】米国特許第３３３８６９６号明細書
【特許文献２】米国特許第３６８２６０９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
したがって、好ましくは２．３５ｇ／ｃｍ3未満の、大きなシートサイズに関連する難点を緩和するための低密度および約２００，０００ポアズより大きい液相線粘度を有する、ディスプレイ装置のためのガラス材料を提供することが望ましいであろう。それに加え、そのガラスが、０〜３００℃の温度範囲に亘る、約２３〜３５×１０-7／℃、好ましくは約２５〜３０×１０-7／℃の熱膨張を有することが望ましいであろう。さらに、そのガラスが、約６００℃を超える、好ましくは約６００℃から約７００℃の範囲の、より好ましくは約６００℃から約６６０℃の範囲の歪み点を有し、エッチング液からの攻撃に対して耐性であることが有益であろう。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、２．３５ｇ／ｃｍ3未満の、好ましくは２．１８〜２．３０ｇ／ｃｍ3の範囲の、より好ましくは２．１９〜２．３０ｇ／ｃｍ3の範囲の密度、約１２００℃以下の液相線温度および約２００，０００ポアズより大きい、好ましくは約４００，０００ポアズより大きい、より好ましくは約６００，０００ポアズより大きい、最も好ましくは約８００，０００ポアズより大きい液相線粘度（液相線温度でのガラスの粘度として定義される）を有するガラス材料の発見を基礎とするものである。さらに、本発明のガラスは、０〜３００℃の範囲に亘り約２３〜３５×１０-7／℃の、好ましくは約２５〜３０×１０-7／℃の線熱膨張係数、および約６００℃を超える、好ましくは約６００℃から約７００℃の範囲の、より好ましくは約６００℃から約６６０℃の範囲の歪み点を示す。本発明のガラスは、約１７５０℃未満の５００ポアズ温度（ガラスの粘度が約５００ポアズである温度として定義される）を有する。それに加え、本発明のガラスは、１容積の５０重量％のＨＦおよび１０容積の４０重量％ＮＨ4Ｆの溶液中に３０℃での５分間に亘る浸漬後の損失重量で表して、約０．５ｍｇ／ｃｍ2未満の、好ましくは約０．３ｍｇ／ｃｍ2未満の、より好ましくは約０．２ｍｇ／ｃｍ2未満の耐久性を示す。
【００１５】
本発明のガラス材料は、酸化物基準のモルパーセントで表して、７０〜８０％のＳｉＯ2；３〜９％のＡｌ2Ｏ3；８〜１８％のＢ2Ｏ3；３〜１０％のＣａＯ；０〜４％のＲＯ；０〜０．２％のＳｎＯ；０〜１％のＸＯから実質的になる組成であって、ＲＯはＭｇＯ、ＳｒＯおよびＺｎＯを集合的に表し、ＸＯはＴｉＯ2、ＺｒＯ2、Ｙ2Ｏ3およびＬａ2Ｏ3を集合的に表すものである組成を有する。
【００１６】
ＢａＯおよびアルカリ酸化物を実質的に含まない本発明のガラス材料は、酸化物基準のモルパーセントで表して、７２〜７７％のＳｉＯ2；４〜７％のＡｌ2Ｏ3；１０〜１６％のＢ2Ｏ3；３〜８％のＣａＯ；０〜３％のＲＯ；０〜０．１％のＳｎＯ；０〜０．５％のＸＯから実質的になる組成であって、ＲＯおよびＸＯが上述したのと同じ意味を持つ組成を有することが好ましい。
【００１７】
上述した組成および物理的性質、特に、好ましい組成および好ましい性質を有するガラスについて、ガラスの液相線粘度は、アルカリ土類酸化物およびＺｎＯであるＲ’Ｏ（Ｒ’ＯはＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＺｎＯを集合的に表す）のモル百分率の合計対Ａｌ2Ｏ3のモル百分率の比、すなわち、Ｒ’Ｏ／Ａｌ2Ｏ3比により強烈に影響を受けることが分かった。この比を０．８〜１．５の範囲内に保持することが好ましい。このＲ’Ｏ／Ａｌ2Ｏ3比の範囲は、最高の液相線粘度を得るために、０．９と１．３の間にあることがより好ましい。
【００１８】
本発明の低密度ガラスは、ガラス組成中のそれぞれの酸化物のモル百分率が以下の条件を満たすときに得られることが分かった：（ｉ）−０．２５＜（Ｒ’Ｏ−Ａｌ2Ｏ3）／Ｂ2Ｏ3＜０．２５、好ましくは０＜（Ｒ’Ｏ−Ａｌ2Ｏ3）／Ｂ2Ｏ3＜０．１５、および（ｉｉ）（Ｒ’Ｏ＋Ａｌ2Ｏ3）／Ｂ2Ｏ3＜２、ここで、Ｒ’ＯはＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＺｎＯを集合的に表す。
【００１９】
本発明のガラスはＢａＯを実質的に含まない。これは、このガラス組成が、約０．１モル％未満しかＢａＯを含まないことが好ましいことを意味する。本発明のガラスはアルカリ酸化物を実質的に含まない。これは、そのガラス組成が、合計で約０．１モル％未満しかアルカリ酸化物を含まないことが好ましいことを意味する。さらに、本発明のガラスは、ヒ素、アンチモン、セリウム、スズおよび／または塩素／フッ素の酸化物などの清澄剤を含有してもよい。しかしながら、本発明のガラスは、環境の懸念のために、酸化ヒ素および酸化アンチモンを実質的に含まないことが好ましい。
【００２０】
本発明の別の態様において、ＬＣＤ基板として使用するのに特に適した、本発明のガラスからなるフラットガラスシートが提供される。
【００２１】
本発明のさらに別の態様において、本発明のガラス材料およびガラスシートを製造する方法が提供される。
【００２２】
本発明の追加の特徴と利点は、以下の詳細な説明に述べられており、一部は、その説明から当業者には容易に明白となり、またはその説明および特許請求の範囲により示されたように本発明を実施することにより、認識されるであろう。
【００２３】
前述の一般的な説明および以下の詳細な説明は、本発明の単なる例示であり、特許請求の範囲に記載された本発明の性質および特徴を理解する上での概要または構成を提供することを意図したものであることが理解されよう。
【００２４】
本発明は、フラットパネルディスプレイ用基板として使用するための改良ガラスに関する。特に、本発明のガラスは、そのような基板の様々な要件を満たす。
【００２５】
本発明によるガラスは、２．１８〜２．３５ｇ／ｃｍ3の範囲の、好ましくは２．１９〜２．３０ｇ／ｃｍ3の範囲の密度、０〜３００℃の範囲に亘り２３〜３５×１０-7／℃の、好ましくは２５〜３０×１０-7／℃の熱膨張係数、および約６００℃を超える、好ましくは約６００〜７００℃の範囲の、より好ましくは約６００〜６６０℃の範囲の歪み点を示す。高い歪み点および低い熱膨張係数は、後の熱加工中の圧縮／収縮によるパネルの歪みを防ぐのを助けるのに望ましい。
【００２６】
特許文献１および２に記載されているフュージョン・プロセスなどのより厳しい製造条件について、高い液相線粘度を有するガラスが必要とされる。したがって、本発明の好ましい実施の形態において、ガラスは、２．３５ｇ／ｃｍ3未満の密度および約２００，０００ポアズより大きい、好ましくは約４００，０００ポアズより大きい、より好ましくは約６００，０００ポアズより大きい、最も好ましくは約８００，０００ポアズより大きい液相線粘度を示すべきである。本発明のガラスから製造された基板は、フロート・プロセスなどの他の製造プロセスを用いても製造できるが、いくつかの理由のためにフュージョン・プロセスが好ましい。第一に、フュージョン・プロセスから製造されたガラス基板には、研磨が必要ない。現行のガラス基板の研磨では、原子間力顕微鏡により測定して、約０．５ｎｍより大きい平均表面粗さ（Ｒａ）を有するガラス基板を製造できる。フュージョン・プロセスを用いて本発明により製造されたガラス基板は、原子間力顕微鏡により測定して、約０．５ｎｍ未満の平均表面粗さを有する。
【００２７】
化学耐久性は、製造プロセスに用いられる様々なエッチング液の攻撃に対するガラスの耐性を含む。特に関心があるのは、ＬＣＤのシリコン層をエッチングするのに使用されるドライエッチング条件からの攻撃に対する耐性である。ドライエッチング条件のベンチマークの一つは、１１０ＢＨＦとして知られるエッチング液への曝露である。この試験は、ガラスの試料を、１容積の５０重量％のＨＦおよび１０容積の４０重量％ＮＨ4Ｆの溶液に３０℃で５分間に亘り浸漬することからなる。耐薬品性は、このプロセス中のｍｇ／ｃｍ2で表した損失重量を測定することにより決定される。
【００２８】
本発明のガラスは、主要なガラス形成体として、７０〜８０モル％、好ましくは７２〜７７モル％のＳｉＯ2を含有する。ＳｉＯ2の含有量を増加させると、液相線粘度を改善し、ガラスの密度とＣＴＥが減少するが、過剰なＳｉＯ2は、溶融温度にとって有害である。このガラスはまた、３〜９モル％、好ましくは４〜７モル％のＡｌ2Ｏ3も含む。Ａｌ2Ｏ3の百分率が高くなれば、ガラスの耐久性が増し、ＣＴＥが減少するが、これに対して、液相線温度が上昇してしまう。所望の歪み点を有するためには、ガラス組成中に少なくとも３モル％のＡｌ2Ｏ3が必要であるが、９モル％を超えると、液相線温度が望ましくなくなってしまう。
【００２９】
本発明のガラスはさらに、８〜１８モル％、好ましくは１０〜１６モル％のＢ2Ｏ3を含有する。Ｂ2Ｏ3の含有量を増加させると、液相線温度と密度が低くなり、それゆえ、少なくとも８モル％存在することが好ましい。１８モル％よりも多くＢ2Ｏ3が含まれると、ガラスの歪み点が望ましくなくなってしまう。
【００３０】
ＣａＯは、ガラスの溶融温度と液相線温度の両方を低下させる上で有用であるが、１０モル％を超えると、ＣＴＥが望ましくなくなる。したがって、ＣａＯは、３〜１０モル％、好ましくは３〜８モル％で本発明のガラス組成中に存在する。
【００３１】
本発明において集合的にＲＯと称される、ＭｇＯおよびＳｒＯ、並びにＺｎＯを含む他のアルカリ土類酸化物は、本発明のガラス組成中に、０〜４モル％、好ましくは０〜３モル％の量で含んで差し支えない。ＭｇＯは、ガラスの密度を減少させる上で有益であるが、ＭｇＯの含有量が多いと、液相線粘度が低下し、同様に液相線温度が上昇してしまう。
【００３２】
本発明のガラスの重要な面は、その低い密度である。本発明の発明者は、２．１８〜２．３５ｇ／ｃｍ3の低密度範囲を達成するために、上述した組成範囲が必要であることを発見した。所望の液相線粘度を達成するために、前記ガラス組成中の前記酸化物それぞれのモル百分率は、以下の条件を満たすことが望ましい：０．８≦Ｒ’Ｏ／Ａｌ2Ｏ3≦１．５、好ましくは０．９≦Ｒ’Ｏ／Ａｌ2Ｏ3≦１．３、ここで、Ｒ’ＯはＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＺｎＯを集合的に表す。低密度を達成するために、前記酸化物のそれぞれのモル百分率は以下の条件を満たすことが望ましい：（ｉ）−０．２５＜（Ｒ’Ｏ−Ａｌ2Ｏ3）／Ｂ2Ｏ3＜０．２５、好ましくは０＜（Ｒ’Ｏ−Ａｌ2Ｏ3）／Ｂ2Ｏ3＜０．１５、および（ｉｉ）（Ｒ’Ｏ＋Ａｌ2Ｏ3）／Ｂ2Ｏ3＜２、ここで、Ｒ’Ｏは上述したものと同じ意味を有する。
【００３３】
Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏなどのアルカリ酸化物は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の性能へのそれらのマイナスの影響のために、抑えられ、本発明のガラスの組成からは排除される。本発明のガラス組成の重要な特徴は、そのガラスがアルカリ酸化物を実質的に含まないことである。重酸化物としてのＢａＯは、ガラスの密度を悪影響があるように増加させる傾向にあり、それゆえ、本発明のガラス組成中に実質的に含まれないように抑えられる。
【００３４】
ＳｎＯ2、ＣｅＯ2、硫酸塩、Ｆ、Ｃｌ、Ａｓ2Ｏ3、Ｓｂ2Ｏ3などの清澄剤も、ガラスの溶融および成長のプロセス中に最終的なガラス中に種結晶を除去するのに役立つように本発明のガラスの組成中に存在してもよい。もちろん、本発明のガラスは、工業的に調製されているガラス中に一般に見つかるような汚染物を含有するであろう。さらに、以下の材料が、ガラスの性質を上述した制限から排除せずに、０〜１モル％の量でガラス組成中に加えてもよい：ＴｉＯ2、ＺｒＯ2、Ｙ2Ｏ3および／またはＬａ2Ｏ3。
【００３５】
ＬＣＤガラス基板に適した、本発明のガラス組成およびガラスの性質を有するフラットガラスシートは、本発明の別の態様である。そのようなガラスシートは、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）により測定して０．５ｎｍ未満の表面粗さ（Ｒａ）、および約１５０ｐｓｉ（約１．０５ＭＰａ）未満の内部応力を有することが有益であろう。そのような基板は、いくつか例を挙げると、フロート・プロセス、フュージョン・ドロー・プロセスおよびスロット・ドロー・プロセスなどの従来のガラス製造プロセスを用いて製造することができる。他のプロセスを同様に用いてもよい。当業者は、様々な出発材料を用いてガラスのバッチ組成を計算できる。ＬＣＤ製造の要件を満たすために、これらのプロセスから製造されたガラスシートのいくつかは、使用前に研磨する必要があるかもしれない。特許文献１および２に開示されたようなフュージョン・ドロー・プロセスが、さらに研磨する必要なく、ＬＣＤガラス基板に直接使用できる高い寸法一貫性および表面平滑性を持つガラスシートを製造でき、したがって、好ましい。前述したように、高い液相線粘度がフュージョン・ドロー・プロセスに要求される。本発明のガラスは、その高い液相線粘度のために、フュージョン・ドロー・プロセスに適合している。
【実施例】
【００３６】
説明のみを意味し、特許請求の範囲に記載された本発明をいかようにも制限するように捉えるべきではない以下の実施例により、本発明をさらに説明する。
【００３７】
表Ｉは、例示としてのガラス組成を示しており、ここでは、酸化物の量は、酸化物基準のモル部で表されている。表ＩＩは、モル百分率から計算した、酸化物の重量百分率で表された表Ｉと同じガラス組成を示している。実施例の以下の議論は、表Ｉのデータに基づくものである。
【表１】
2005537209.tif 000002
【表２】
2005537209.tif 000003
【表３】
2005537209.tif 000004
【表４】
2005537209.tif 000005
【表５】
2005537209.tif 000006
【表６】
2005537209.tif 000007
【００３８】
実施例８において、Ａｌ2Ｏ3の供給源として、他の供給源材料と共にＡｌ2Ｃｌ6を用いた。それゆえ、最終的なガラス中のＡｌ2Ｏ3の実際のモル百分率は、Ａｌ2Ｏ3のモル百分率と、表Ｉに報告されている「Ａｌ2Ｃｌ6としてのＡｌ2Ｏ3」のモル百分率との合計とする。同様に、いくつかの実施例において、バッチ材料にＣａＣｌ2および／またはＣａＢｒ2を用いた。それゆえ、最終的なガラス中のＣａＯの実際のモル百分率は、ＣａＯのモル百分率と、表Ｉの「ＣａＢｒ2としてのＣａＯ」および／または「ＣａＣｌ2としてのＣａＯ」のモル百分率との合計とする。
【００３９】
表Ｉにおいて、個々の成分のモル部の合計が約１００であるので、全ての実際的な目的について、報告された値は、モルパーセントを表すものと考えてよい。実際のバッチ成分は、酸化物、または他のバッチ成分と一緒に溶融されたときに、適切な比率で所望の酸化物に転化される他の化合物いずれかの任意の材料を有してなるであろう。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。
【００４０】
これらの例示のガラスは、比較的均質なガラス組成物が得られる温度と時間で、例えば、白金坩堝内で約４〜１６時間の期間に亘り約１６５０℃の温度で、各ガラス組成の１，０００〜５，０００ｇのバッチを溶融することにより調製した。ガラス業界で慣習的な技法にしたがってガラスについて測定した、各ガラス組成についての関連するガラスの性質も表Ｉに示されている。それゆえ、０〜３００℃の温度範囲に亘る線熱膨張係数（ＣＴＥ）が、×１０-7／℃で表されており、軟化点、徐冷点および歪み点が、℃で表されている。これらは、ファイバ・エロンゲーション法（それぞれ、ＡＳＴＭのＥ２２８−８５、Ｃ３３８およびＣ３３６）により測定した。ｇ／ｃｍ3で表した密度は、アルキメデス法（ＡＳＴＭ  Ｃ６９３）により測定した。ＢＨＦ中の耐久性は、ガラス試料を、１容積の５０重量％のＨＦおよび１０容積の４０重量％ＮＨ4Ｆの溶液に３０℃で５分間に亘り浸漬することにより測定し、ｍｇ／ｃｍ2の損失重量として報告されている。
【００４１】
ガラスの液相線温度は、標準的な液相線法を用いて測定した。これは、粉砕したガラス粒子を白金ボート内に入れ、勾配温度領域を有する炉内にこのボートを配置し、２４時間に亘りこのボートを適切な温度領域内で加熱し、ガラス内部に結晶が現れた最高温度を顕微鏡検査により決定する各工程を含む。液相線粘度は、ファルチャーの方程式(Fulcher equation)の係数およびこの温度から決定した。１７５０℃での粘度は、高温粘度データ（回転シリンダ粘時計により測定した、ＡＳＴＭ  Ｃ９６５−８１）に合わせたファルチャーの方程式を用いて計算した。
【００４２】
例示のガラス組成のほとんどは、２．３００ｇ／ｃｍ3未満の密度を有する。それらの全ては、６００℃を超えた高い歪み点、および１２００℃以下の液相線温度を有する。これらの性質の組合せは、それらの組成が、ＬＣＤガラス基板に使用するのに良好であり、フュージョン・ドロー・プロセスを用いて製造できることを示している。
【００４３】
本発明の範囲および精神から逸脱せずに、本発明に様々な改変および変更を行えることが当業者には明らかである。それゆえ、本発明は、本発明の改変および変更を、それらが添付の特許請求の範囲およびそれらの同等物に含まれるという条件で包含することが意図されている。
【国際調査報告】
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