(57)【要約】【課題】ＬＴＰＳ、酸化物ＴＦＴ素子で駆動するＯＬＥＤディスプレイ、液晶ディスプレイに好適なガラスを創案することであり、具体的には、歪点とヤング率が高い場合でも、耐失透性が高いガラスを創案すること。【解決手段】本発明のガラスは、ガラス組成として、モル％で、ＳｉＯ２  ６０〜７８％、Ａｌ２Ｏ３  １０〜２３％、Ｂ２Ｏ３  ２〜８％、ＭｇＯ  ０〜２％、ＣａＯ  ３〜１６％、ＳｒＯ  ０〜４％、ＢａＯ  ０〜３％、ＺｎＯ  ０〜４％を含有し、モル比（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）／Ａｌ２Ｏ３が０．８〜１．３、モル比ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３が０．３〜１．０であることを特徴とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス組成として、モル％で、ＳｉＯ２  ６０〜７８％、Ａｌ２Ｏ３  １０〜２３％、Ｂ２Ｏ３  ２〜８％、ＭｇＯ  ０〜２％、ＣａＯ  ３〜１６％、ＳｒＯ  ０〜４％、ＢａＯ  ０〜３％、ＺｎＯ  ０〜４％を含有し、モル比（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）／Ａｌ２Ｏ３が０．８〜１．３、モル比ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３が０．３〜１．０であることを特徴とするガラス。
【請求項２】
ガラス組成中のＦｅ２Ｏ３＋Ｃｒ２Ｏ３の含有量が１〜１００ｐｐｍ（質量）であることを特徴とする請求項１に記載のガラス。
【請求項３】
ガラス組成として、モル％で、ＳｉＯ２  ６０〜７８％、Ａｌ２Ｏ３  １０〜２３％、Ｂ２Ｏ３  ２〜８％、ＣａＯ  ３〜１６％、ＳｒＯ  ０〜４％、ＢａＯ  ０〜３％、ＺｎＯ  ０〜４％を含有し、モル比（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）／Ａｌ２Ｏ３が０．８〜１．３、モル比ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３が０．３〜１．０であり、且つガラス組成中のＦｅ２Ｏ３＋Ｃｒ２Ｏ３の含有量が１〜１００ｐｐｍ（質量）であることを特徴とするガラス。
【請求項４】
実質的にＬｉ２ＯとＮａ２Ｏを含有しないことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のガラス。
【請求項５】
歪点が７１０℃以上であることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載のガラス。
【請求項６】
ヤング率が７５ＧＰａ以上であることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載のガラス。
【請求項７】
比ヤング率が３０ＧＰａ／ｇ・ｃｍ−３以上であることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載のガラス。
【請求項８】
液晶ディスプレイに用いることを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載のガラス。
【請求項９】
有機ＥＬディスプレイに用いることを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載のガラス。
【請求項１０】
ポリシリコンＴＦＴ駆動又は酸化物ＴＦＴ駆動のディスプレイに用いることを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載のガラス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラスに関し、具体的には、ＯＬＥＤ（有機ＥＬ）ディスプレイ、液晶ディスプレイの基板に好適なガラスに関する。更に、酸化物ＴＦＴ、低温ｐ−Ｓｉ・ＴＦＴ（ＬＴＰＳ）駆動のディスプレイの基板に好適なガラスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、液晶ディスプレイ等のフラットパネルディスプレイ、ハードディスク、フィルター、センサー等の基板として、ガラスが広く使用されている。近年では、従来の液晶ディスプレイに加えて、ＯＬＥＤディスプレイが、自発光、高い色再現性、高視野角、高速応答、高精細等の理由から、盛んに開発されると共に、一部では既に実用化されている。また、スマートフォン等のモバイル機器の液晶ディスプレイ、ＯＬＥＤディスプレイは、小面積でありながら、多くの情報を表示することが要求されるため、超高精細の画面が必要になり、更に動画表示を行うため、高速応答も必要になる。
【０００３】
このような用途では、ＯＬＥＤディスプレイ、或いはＬＴＰＳで駆動する液晶ディスプレイが好適である。ＯＬＥＤディスプレイは、画素を構成するＯＬＥＤ素子に電流が流れることで発光する。このため、駆動ＴＦＴ素子として、低抵抗、高電子移動度の材料が使用される。この材料として、上記のＬＴＰＳ以外に、ＩＧＺＯ（インジウム、ガリウム、亜鉛酸化物）に代表される酸化物ＴＦＴが注目されている。酸化物ＴＦＴは、低抵抗、高移動度であり、且つ比較的低温で形成が可能である。従来のｐ−Ｓｉ・ＴＦＴ、特にＬＴＰＳは、非結晶Ｓｉ（ａ−Ｓｉ）の膜を多結晶化する際に用いるエキシマレーザの不安定性に起因して、大面積のガラス板に素子を形成する際にＴＦＴ特性がばらつき易く、ＴＶ用途等では、画面の表示ムラが生じ易かった。一方、酸化物ＴＦＴは、大面積のガラス板に素子を形成する場合に、ＴＦＴ特性の均質性に優れるため、有力なＴＦＴ形成材料として注目されており、一部では既に実用化されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
高精細のディスプレイの基板に用いられるガラスには、多くの特性が要求される。特に、以下の（１）〜（５）の特性が要求される。
【０００５】
（１）アルカリ成分（特に、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ）の含有量が少ないこと、或いは実質的に含有しないこと。ガラス中のアルカリ成分が多いと、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、膜の特性の劣化を招く。
（２）耐薬品性に優れていること。フォトリソグラフィーエッチング工程では、種々の酸、アルカリ等の薬液が使用される。耐薬品性が低いと、フォトリソグラフィーエッチング工程でガラス表面に白濁、荒れが発生し易くなる。
（３）熱収縮し難いこと、特に歪点が高いこと。成膜、アニール等の工程で、ガラス板は数百℃の温度で熱処理される。熱処理の際に、ガラス板が熱収縮すると、パターンズレ等が発生し易くなる。
（４）熱膨張係数が、ガラス板上に成膜される部材（例えば、ａ−Ｓｉ、ｐ−Ｓｉ）に近いこと、例えば、熱膨張係数が３０〜４０×１０−７／℃であること。なお、熱膨張係数が４０×１０−７／℃以下であると、耐熱衝撃性も向上する。
（５）ガラス板の撓みに起因する不具合を抑制するために、ヤング率（又は比ヤング率）が高いこと。
【０００６】
更に、ガラス板を製造する観点から、ガラスには、以下の（６）、（７）の特性が要求される。
（６）泡、ブツ、脈理等の溶融欠陥を防止するために、溶融性に優れていること。
（７）ガラス板中の異物発生を避けるために、耐失透性に優れていること。
【０００７】
上記要求特性（１）〜（７）を満たすガラス系として、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３及びＲＯ（ＲＯは、アルカリ土類金属酸化物）を含むガラスが有望である。しかし、このガラスは、オーバーフローダウンドロー法等で成形する場合、成形温度が高くなり易く、成形時にガラス中に失透異物が発生し易いという問題があった。特に、このガラスの歪点とヤング率を高めるためには、Ａｌ２Ｏ３とＭｇＯの含有量を増加させると共に、Ｂ２Ｏ３の含有量を低減する必要性が高くなるが、その場合、上記問題が顕在化し易くなる。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑み成されたものであり、その技術的課題は、ＬＴＰＳ、酸化物ＴＦＴ素子で駆動するＯＬＥＤディスプレイ、液晶ディスプレイに好適なガラスを創案することであり、具体的には、歪点とヤング率が高い場合でも、耐失透性が高いガラスを創案することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、種々の実験を繰り返した結果、ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３−ＲＯ系ガラスに着目し、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３及びＲＯの含有量を適正化すれば、歪点、ヤング率等が向上することを見出した。すなわち、本発明のガラスは、ガラス組成として、モル％で、ＳｉＯ２  ６０〜７８％、Ａｌ２Ｏ３  １０〜２３％、Ｂ２Ｏ３  ２〜８％、ＭｇＯ  ０〜２％、ＣａＯ  ３〜１６％、ＳｒＯ  ０〜４％、ＢａＯ  ０〜３％、ＺｎＯ  ０〜４％を含有し、モル比（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）／Ａｌ２Ｏ３が０．８〜１．３、モル比ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３が０．３〜１．０であることを特徴とする。ここで、「ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ」とは、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯの合量を指す。
【００１０】
第二に、本発明のガラスは、ガラス組成中のＦｅ２Ｏ３＋Ｃｒ２Ｏ３の含有量が１〜１００ｐｐｍ（質量）であることが好ましい。ここで、「Ｆｅ２Ｏ３＋Ｃｒ２Ｏ３」とは、Ｆｅ２Ｏ３とＣｒ２Ｏ３の合量を指す。
【００１１】
第三に、本発明のガラスは、ガラス組成として、モル％で、ＳｉＯ２  ６０〜７８％、Ａｌ２Ｏ３  １０〜２３％、Ｂ２Ｏ３  ２〜８％、ＣａＯ  ３〜１６％、ＳｒＯ  ０〜４％、ＢａＯ  ０〜３％、ＺｎＯ  ０〜４％を含有し、モル比（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）／Ａｌ２Ｏ３が０．８〜１．３、モル比ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３が０．３〜１．０であり、且つガラス組成中のＦｅ２Ｏ３＋Ｃｒ２Ｏ３の含有量が１〜１００ｐｐｍ（質量）であることを特徴とする。
【００１２】
第四に、本発明のガラスは、実質的にＬｉ２ＯとＮａ２Ｏを含有しないことが好ましい。このようにすれば、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て、膜の特性が劣化するという事態を防止し易くなる。ここで、「実質的に〜を含有しない」とは、明示の成分の含有量が０．３質量％以下（好ましくは０．１質量％以下、特に０．０５質量％以下）の場合を指し、例えば、「実質的にＬｉ２Ｏを含有しない」とは、Ｌｉ２Ｏの含有量が０．３質量％以下（好ましくは０．１質量％以下、特に０．０５質量％以下）の場合を指す。
【００１３】
第五に、本発明のガラスは、歪点が７１０℃以上であることが好ましい。ここで、「歪点」は、ＡＳＴＭ  Ｃ３３６の方法に基づいて測定した値を指す。
【００１４】
第六に、本発明のガラスは、ヤング率が７５ＧＰａ以上であることが好ましい。「ヤング率」は、ＪＩＳ  Ｒ１６０２に基づく動的弾性率測定法（共振法）により測定した値を指す。
【００１５】
第七に、本発明のガラスは、比ヤング率が３０ＧＰａ／ｇ・ｃｍ−３以上であることが好ましい。ここで、「比ヤング率」は、ヤング率を密度で割った値である。
【００１６】
第八に、本発明のガラスは、液晶ディスプレイに用いることが好ましい。
【００１７】
第九に、本発明のガラスは、有機ＥＬディスプレイに用いることが好ましい。
【００１８】
第十に、本発明のガラスは、ポリシリコンＴＦＴ駆動又は酸化物ＴＦＴ駆動のディスプレイに用いることが好ましい。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明のガラスは、ガラス組成として、モル％で、ＳｉＯ２  ６０〜７８％、Ａｌ２Ｏ３  １０〜２３％、Ｂ２Ｏ３  ２〜８％、ＭｇＯ  ０〜２％、ＣａＯ  ３〜１６％、ＳｒＯ  ０〜４％、ＢａＯ  ０〜３％、ＺｎＯ  ０〜４％を含有し、モル比（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）／Ａｌ２Ｏ３が０．８〜１．３、モル比ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３が０．３〜１．０であることを特徴とする。上記のように、各成分の含有量を規制した理由を以下に説明する。
【００２０】
ＳｉＯ２の含有量が少な過ぎると、耐薬品性、特に耐酸性が低下すると共に、歪点が低下し、また低密度化を図り難くなる。一方、ＳｉＯ２の含有量が多過ぎると、高温粘度が高くなり、溶融性が低下し易くなると共に、ＳｉＯ２系結晶、特にクリストバライトが析出して、液相線粘度が低下し易くなる。ＳｉＯ２の好ましい上限含有量は７８モル％、７６モル％、７４モル％、７３モル％、特に７２モル％であり、好ましい下限含有量は６０モル％、６１モル％、６２モル％、６３モル％、６４モル％、６５モル％、特に６６モル％である。最も好ましい含有範囲は６６〜７２モル％である。なお、ガラス組成中にＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３及びＲＯを含むガラスでは、ＳｉＯ２の含有量を低減すると、溶融性が効果的に向上するが、その一方で、耐酸性が低下し易くなり、また密度、熱膨張係数が上昇し易くなる。
【００２１】
Ａｌ２Ｏ３の含有量が少な過ぎると、歪点が低下し、熱収縮値が大きくなると共に、ヤング率が低下して、ガラス板が撓み易くなる。一方、Ａｌ２Ｏ３の含有量が多過ぎると、耐ＢＨＦ（バッファードフッ酸）性が低下し、ガラス表面に白濁が生じ易くなると共に、耐クラック抵抗性が低下し易くなる。更にガラス中にＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３系結晶、特にムライトが析出して、液相線粘度が低下し易くなる。Ａｌ２Ｏ３の好ましい上限含有量は２３モル％、２２モル％、２１モル％、２０モル％、１９モル％、１８モル％、１７モル％、１６モル％、１５モル％、１４モル％、特に１３．５モル％であり、好ましい下限含有量は１０モル％、１１モル％、特に１１．５モル％である。最も好ましい含有範囲は１１．５〜１３．５モル％である。
【００２２】
Ｂ２Ｏ３は、融剤として働き、粘性を下げて溶融性を改善する成分である。Ｂ２Ｏ３の含有量は、好ましくは２〜８モル％、４〜７．５モル％、４．５〜７モル％、５〜６．５モル％、特に５．５〜６モル％である。Ｂ２Ｏ３の含有量が少な過ぎると、融剤として十分に作用せず、耐ＢＨＦ性や耐クラック性が低下し易くなる。また液相線温度が上昇し易くなる。一方、Ｂ２Ｏ３の含有量が多過ぎると、歪点、耐熱性、耐酸性が低下し易くなる。特に、Ｂ２Ｏ３の含有量が７モル％以上になると、その傾向が顕著になる。また、Ｂ２Ｏ３の含有量が多過ぎると、ヤング率が低下して、ガラス板の撓み量が大きくなり易い。
【００２３】
歪点と溶融性のバランスを考慮すると、質量比Ａｌ２Ｏ３／Ｂ２Ｏ３は、好ましくは１〜５、１．５〜４．５、２〜４、特に２．５〜３．５である。
【００２４】
ＭｇＯは、歪点を低下させずに高温粘性を下げて、溶融性を改善する成分である。また、ＭｇＯは、ＲＯ中では最も密度を下げる効果が有するが、過剰に導入すると、ＳｉＯ２系結晶、特にクリストバライトが析出して、液相線粘度が低下し易くなる。更に、ＭｇＯは、ＢＨＦ又はフッ酸と反応して生成物を形成し易い成分である。この反応生成物は、ガラス板表面の素子上に固着したり、ガラス板に付着したりして、素子やガラス板を白濁させる虞がある。更にドロマイト等の原料からＦｅ２Ｏ３等の不純物がガラス中に混入し、ガラス板の透過率を低下させる虞がある。よって、ＭｇＯの含有量は、好ましくは０〜２モル％、より好ましくは０〜１モル％、更に好ましくは０〜０．５モル％、最も好ましくは０〜０．１モル％未満である。
【００２５】
ＣａＯは、ＭｇＯと同様にして、歪点を低下させずに高温粘性を下げて、溶融性を顕著に改善する成分である。ＣａＯの含有量が多過ぎると、ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−ＲＯ系結晶、特にアノーサイトが析出して、液相線粘度が低下し易くなると共に、耐ＢＨＦ性が低下して、反応生成物がガラス板表面の素子上に固着したり、ガラス板に付着したりして、素子やガラス板を白濁させる虞がある。ＣａＯの好ましい上限含有量は１６モル％、１５モル％、１４モル％、１３．５モル％、１３モル％、１２．５モル％、特に１２モル％であり、好ましい下限含有量は３モル％、４モル％、５モル％、６モル％、７モル％、７．５モル％、特に８モル％である。最も好ましい含有範囲は８〜１２モル％である。
【００２６】
モル比ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３を所定範囲に調整すると、液相線温度が大幅に低下し、ガラス中に結晶異物が生じ難くなり、溶融性、成形性が改善する。モル比ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３が小さくなると、ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３系結晶が析出し易くなる。一方、モル比ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３が大きくなると、ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−ＣａＯ系結晶が析出し易くなる。モル比ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３の好ましい上限値は１．０、０．９、０．８５、０．８、０．７８、０．７６、特に０．７５であり、好ましい下限値は０．３０、０．４０、０．５０、０．５５、０．５８、０．６０、０．６２、０．６４、特に０．６５である。
【００２７】
モル比ＣａＯ／Ｂ２Ｏ３を所定範囲に調整すると、溶融性、歪点及び耐失透性を最適化することができる。モル比ＣａＯ／Ｂ２Ｏ３の好ましい上限値は４．０、３．４、３．１、２．８、２．５、２．３、特に２．１であり、好ましい下限値は０．６０、０．７０、０．８０、０．９０、１．０、１．１、１．２、１．２５、特に１．３である。
【００２８】
ＳｒＯは、耐薬品性、耐失透性を高める成分であるが、ＲＯ全体の中で、その割合を高め過ぎると、溶融性が低下し易くなると共に、密度、熱膨張係数が上昇し易くなる。よって、ＳｒＯの含有量は、好ましくは０〜４モル％、０〜３．５モル％、０〜３モル％、特に０〜２．５モル％である。
【００２９】
ＢａＯは、耐薬品性、耐失透性を高める成分であるが、その含有量が多過ぎると、密度が上昇し易くなる。また、ＢａＯは、ＲＯの中では、溶融性を高める効果が乏しい。よって、ＢａＯの含有量は、好ましくは０〜３モル％、０〜２．５モル％、０〜２モル％、０．１〜１．５モル％、特に０．２〜１モル％である。
【００３０】
ＳｒＯ、ＢａＯは、ＣａＯに比べて、耐クラック性を高める性質がある。ＳｒＯ＋ＢａＯ（ＳｒＯ及びＢａＯの合量）の含有量は、好ましくは１モル％以上、１．５モル％以上、特に２モル％超である。しかし、ＳｒＯ＋ＢａＯの含有量が多過ぎると、密度、熱膨張係数が上昇し易くなる。よって、ＳｒＯ＋ＢａＯの含有量は、好ましくは７モル％以下、６モル％以下、５モル％以下、４モル％以下、特に３モル％以下である。
【００３１】
ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯの内、二種以上を混合して導入すると、液相線温度が大幅に低下し、ガラス中に結晶異物が生じ難くなり、溶融性、成形性が改善する。しかし、ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯの含有量が多過ぎると、密度が上昇して、ガラス板の軽量化を図り難くなる。よって、ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯの含有量は、好ましくは１５モル％未満、１４モル％未満、特に１３モル％未満である。ここで、「ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ」は、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯの合量を指す。
【００３２】
モル比（Ｂ２Ｏ３＋ＣａＯ）／（ＭｇＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）を所定範囲に調整すると、溶融性、密度及び耐失透性を最適化することができる。モル比（Ｂ２Ｏ３＋ＣａＯ）／（ＭｇＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）の好ましい上限値は２５、２０、１５、１２、１０、９．０、特に８．０であり、好ましい下限値は２．０、２．５、３．０、３．５、４．０、４．５、５．０、５．５、特に６．０である。ここで、「Ｂ２Ｏ３＋ＣａＯ」は、Ｂ２Ｏ３とＣａＯの合量を指す。ＭｇＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ」は、ＭｇＯ、ＳｒＯ及びＢａＯの合量を指す。
【００３３】
ＭｇＯの含有量が０〜２モル％の場合に、モル比（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）／Ａｌ２Ｏ３を所定範囲に調整すると、液相線温度が大幅に低下し、ガラス中に結晶異物が生じ難くなり、溶融性、成形性が改善する。モル比（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）／Ａｌ２Ｏ３が小さくなると、ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３系結晶が析出し易くなる。一方、モル比（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）／Ａｌ２Ｏ３が大きくなると、ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−ＲＯ系結晶、ＳｉＯ２系結晶が析出し易くなる。モル比（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）／Ａｌ２Ｏ３の好ましい上限値は１．３０、１．２５、１．２０、１．１５、１．１０、特に１．０８であり、好ましい下限値は０．８、０．８５、０．８８、０．９１、０．９３、０．９５、０．９６、特に０．９７である。
【００３４】
ＲＯの混合比を最適化するために、質量比ＣａＯ／（ＳｒＯ＋ＢａＯ）は、好ましくは０．７以上、０．８以上、０．９以上、特に１．０以上である。
【００３５】
ＺｎＯは、溶融性、耐ＢＨＦ性を改善する成分であるが、その含有量が多過ぎると、ガラスが失透し易くなったり、歪点が低下したりして、耐熱性を確保し難くなる。よって、ＺｎＯの含有量は、好ましくは０〜４モル％、０〜１モル％、特に０〜０．５モル％未満である。
【００３６】
Ｐ２Ｏ５は、歪点を高める成分であると共に、ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−ＲＯ系結晶、特にアノーサイトの析出を抑制し得る成分である。但し、Ｐ２Ｏ５を多量に含有させると、ガラスが分相し易くなる。Ｐ２Ｏ５の含有量は、好ましくは０〜３モル％、０〜１モル％、特に０〜０．５モル％未満である。
【００３７】
ＺｒＯ２は、化学的耐久性を高める成分であるが、その導入量が多くなると、ＺｒＳｉＯ４の失透ブツが発生し易くなる。ＺｒＯ２の好ましい上限含有量は３質量％、１質量％、０．５質量％、０．３質量％、０．２質量％、特に０．１質量％であり、化学的耐久性の観点から０．００５質量％以上導入することが好ましい。最も好ましい含有範囲は０．００５〜０．１質量％である。なお、ＺｒＯ２は、原料から導入してもよいし、耐火物からの溶出により導入してもよい。
【００３８】
ＴｉＯ２は、高温粘性を下げて溶融性を高め、また化学的耐久性を高める効果があるが、導入量が過剰になると、紫外線透過率が低下し易くなる。ＴｉＯ２の含有量は、好ましくは４質量％以下、２質量％以下、１質量％以下、０．５質量％以下、０．１質量％以下、０．０５質量％以下、特に０．０３質量％以下である。なお、ＴｉＯ２を極少量導入（例えば０．００１質量％以上）すると、紫外線による着色を抑制する効果が得られる。
【００３９】
清澄剤として、Ａｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＳＯ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｆ２、Ｃｌ２、Ｃ、或いはＡｌ、Ｓｉ等の金属粉末等を用いることができる。これらの含有量は、合量で３質量％以下が好ましい。
【００４０】
Ａｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３は、環境負荷化学物質であるため、できるだけ使用しないことが望ましい。Ａｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３の含有量は、それぞれ０．３質量％未満、０．１質量％未満、０．０９質量％未満、０．０５質量％未満、０．０３質量％未満、０．０１質量％未満、０．００５質量％未満、特に０．００３質量％未満が好ましい。
【００４１】
ＳｎＯ２は、清澄剤として作用すると共に、Ｆｅ２Ｏ３又はＦｅＯと共存する際に、紫外線透過率を比較的に高く維持する効果を有する。一方、ＳｎＯ２の含有量が多過ぎると、ガラス中にＳｎＯ２の失透ブツが発生し易くなる。ＳｎＯ２の好ましい上限含有量は０．５質量％、０．４質量％、特に０．３質量％であり、好ましい下限含有量は０．０１質量％、０．０５質量％、特に０．１質量％である。最も好ましい含有範囲は０．１〜０．４質量％である。また、Ｆｅ２Ｏ３換算でＦｅ２Ｏ３又はＦｅＯの含有量が０．０１〜０．０５質量％である場合に、ＳｎＯ２を０．０１〜０．５質量％導入すれば、泡品位と紫外線透過率を同時に高めることができる。ここで、「Ｆｅ２Ｏ３換算」は、価数によらず全Ｆｅ量をＦｅ２Ｏ３量に換算した値を指す。
【００４２】
Ｆｅ２Ｏ３又はＦｅＯは、不純物として、原料から混入する成分であるが、Ｆｅ２Ｏ３又はＦｅＯの含有量が多過ぎると、紫外線透過率が低下する虞がある。紫外線透過率が低下すると、ＴＦＴを作製するフォトリソグラフィー工程や紫外線による液晶の配向工程で不具合が発生する虞がある。よって、Ｆｅ２Ｏ３又はＦｅＯの好ましい下限含有量は、Ｆｅ２Ｏ３に換算して、０．００１質量％であり、好ましい上限含有量は、Ｆｅ２Ｏ３に換算して、０．０１質量％、０．００８質量％、特に０．００５質量％である。最も好ましい含有範囲は０．００１〜０．０１質量％である。
【００４３】
Ｃｒ２Ｏ３は、不純物として、原料から混入する成分であるが、Ｃｒ２Ｏ３の含有量が多過ぎると、ガラス板端面から光を入射し、散乱光によりガラス板内部の異物検査を行う場合に、光の透過が生じ難くなり、異物検査に不具合が生じる虞がある。特に、基板サイズが７３０ｍｍ×９２０ｍｍ以上の場合に、この不具合が発生し易くなる。また、ガラス板の板厚が小さい（例えば０．５ｍｍ以下、０．４ｍｍ以下、特に０．３ｍｍ以下）と、ガラス板端面から入射する光が少なくなるため、Ｃｒ２Ｏ３の含有量を規制する意義が大きくなる。Ｃｒ２Ｏ３の好ましい上限含有量は０．００１質量％、０．０００８質量％、０．０００６質量％、０．０００５質量％、特に０．０００３質量％であり、好ましい下限含有量は０．００００１質量％である。最も好ましい含有範囲は０．００００１〜０．０００３質量％である。
【００４４】
Ｆｅ２Ｏ３＋Ｃｒ２Ｏ３の含有量は、光の透過性の観点から、好ましくは１００ｐｐｍ以下（０．０１質量％以下）、９５ｐｐｍ以下（０．００９５質量％以下）、特に１〜９０ｐｐｍ（０．０００１〜０．００９質量％）である。
【００４５】
ＳｎＯ２を０．０１〜０．５質量％含む場合、Ｒｈ２Ｏ３の含有量が多過ぎると、ガラスが着色し易くなる。なお、Ｒｈ２Ｏ３は、白金の製造容器から混入する可能性がある。Ｒｈ２Ｏ３の含有量は、好ましくは０〜０．０００５質量％、より好ましくは０．００００１〜０．０００１質量％である。
【００４６】
ＳＯ３は、不純物として、原料から混入する成分であるが、ＳＯ３の含有量が多過ぎると、溶融や成形中に、リボイルと呼ばれる泡を発生させて、ガラス中に欠陥を生じさせる虞がある。ＳＯ３の好ましい上限含有量は０．００５質量％、０．００３質量％、０．００２質量％、特に０．００１質量％であり、好ましい下限含有量は０．０００１質量％である。最も好ましい含有範囲は０．０００１〜０．００１質量％である。
【００４７】
アルカリ成分、特にＬｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏは、ガラス板上に形成される各種の膜や半導体素子の特性を劣化させる。よって、アルカリ成分は、実質的に含有しないことが望ましい。なお、アルカリ成分の含有が許容される場合は、溶融性の観点から、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏの含有量を０．０１質量％超、０．０５質量％超、０．１質量％超、０．２質量％超、０．３超〜０．８質量％未満、特に０．５超〜１質量％未満とすることが好ましい。ここで、「Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ」は、Ｌｉ２ＯとＮａ２Ｏの合量を指す。
【００４８】
上記成分以外にも、他の成分を導入してもよい。その導入量は、好ましくは５モル％以下、３モル％以下、特に１モル％以下である。
【００４９】
近年、ＯＬＥＤディスプレイ、液晶ディスプレイ等のモバイル用途のフラットパネルディスプレイでは、軽量化の要求が高まっており、ガラス板にも軽量化が求められている。この要求を満たすためには、低密度化によるガラス板の軽量化が望ましい。密度は、好ましくは２．５２ｇ／ｃｍ３以下、２．５１ｇ／ｃｍ３以下、２．５０ｇ／ｃｍ３以下、２．４９ｇ／ｃｍ３以下、特に２．４８／ｃｍ３以下である。一方、密度が低過ぎると、溶融温度の上昇、液相線粘度の低下が生じ易くなり、ガラス板の生産性が低下し易くなる。また歪点も低下し易くなる。よって、密度は、好ましくは２．４３ｇ／ｃｍ３以上、２．４４ｇ／ｃｍ３以上、特に２．４５ｇ／ｃｍ３以上である。
【００５０】
本発明のガラスにおいて、熱膨張係数は、好ましくは３０〜４０×１０−７／℃、３２〜３９×１０−７／℃、３３〜３８×１０−７／℃、特に３４〜３７×１０−７／℃である。このようにすれば、ガラス板上に成膜される部材（例えば、ａ−Ｓｉ、ｐ−Ｓｉ）の熱膨張係数に整合し易くなる。ここで、「熱膨張係数」は、３０〜３８０℃の温度範囲で測定した平均熱膨張係数を指し、例えばディラトメーターで測定可能である。
【００５１】
ＯＬＥＤディスプレイ又は液晶ディスプレイ等では、大面積のガラス板（例えば、７３０×９２０ｍｍ以上、１１００×１２５０ｍｍ以上、特に１５００×１５００ｍｍ以上）が使用されると共に、薄肉のガラス板（例えば、板厚０．５ｍｍ以下、０．４ｍｍ以下、特に０．３ｍｍ以下）が使用される傾向にある。ガラス板が大面積化、薄肉化すると、自重による撓みが大きな問題になる。ガラス板の撓みを低減するためには、ガラス板の比ヤング率を高める必要がある。比ヤング率は、好ましくは３０ＧＰａ／ｇ・ｃｍ−３以上、３０．５ＧＰａ／ｇ・ｃｍ−３以上、３１ＧＰａ／ｇ・ｃｍ−３以上、特に３１．５ＧＰａ／ｇ・ｃｍ−３以上である。また、ガラス板が大面積化、薄肉化すると、定盤上での熱処理工程、或いは各種の金属膜、酸化物膜、半導体膜、有機膜等の成膜工程後に、ガラス板の反りが問題になる。ガラス板の反りを低減するためには、ガラス板のヤング率を高めることが有効である。ヤング率は、好ましくは７５ＧＰａ以上、７６ＧＰａ以上、特に７７ＧＰａ以上である。
【００５２】
現在、超高精細のモバイルディスプレイに用いられるＬＴＰＳでは、その工程温度が約４００〜６００℃である。この工程温度での熱収縮を抑制するために、歪点は、好ましくは６９０℃以上、７００℃以上、特に７１０℃以上である。
【００５３】
最近では、ＯＬＥＤディスプレイが、モバイルやＴＶ等の用途でも使用される。この用途の駆動ＴＦＴ素子として、上記のＬＴＰＳ以外に、酸化物ＴＦＴが着目されている。従来まで、酸化物ＴＦＴは、ａ−Ｓｉと同等の３００〜４００℃の温度プロセスで作製されていたが、従来よりも高い熱処理温度でアニールを行うと、より安定した素子特性が得られることが分かってきた。その熱処理温度は、４００〜６００℃程度であり、この用途でも低熱収縮のガラス板が要求されるようになっている。
【００５４】
本発明のガラスにおいて、室温（２５℃）から５℃／分の速度で５００℃まで昇温し、５００℃で１時間保持した後、５℃／分の速度で室温まで降温したときの熱収縮率は、好ましくは３０ｐｐｍ以下、２５ｐｐｍ以下、２３ｐｐｍ以下、２２ｐｐｍ以下、特に２１ｐｐｍ以下である。このようにすれば、ＬＴＰＳの製造工程で熱処理を受けても、画素ピッチズレ等の不具合が生じ難くなる。なお、熱収縮率が小さ過ぎると、ガラスの生産性が低下し易くなる。よって、熱収縮値は、好ましくは５ｐｐｍ以上、特に８ｐｐｍ以上である。なお、熱収縮率は、歪点を高める以外にも、成形時の冷却速度を低下させることでも低減することができる。
【００５５】
オーバーフローダウンドロー法では、略楔形の耐火物（或いは白金族金属で被覆された耐火物）の表面を溶融ガラスが流下し、楔の下端で合流して、板状に成形される。スロットダウンドロー法では、例えば、スリット状の開口部を持つ白金族金属製のパイプからリボン状の溶融ガラスを流下、冷却して、板状に成形される。成形装置に接触している溶融ガラスの温度が高過ぎると、成形装置の老朽化を招き、ガラス板の生産性が低下し易くなる。よって、高温粘度１０５．０ｄＰａ・ｓにおける温度は、好ましくは１３００℃以下、１２８０℃以下、１２７０℃以下、１２６０℃以下、１２５０℃以下、１２４０℃以下、特に１２３０℃以下である。ここで、「１０５．０ｄＰａ・ｓにおける温度」は、例えば白金球引き上げ法で測定可能である。なお、高温粘度１０５．０ｄＰａ・ｓにおける温度は、成形時の溶融ガラスの温度に相当している。
【００５６】
ガラス組成中にＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３及びＲＯを含むガラスは、一般的に、溶融し難い。このため、溶融性の向上が課題になる。溶融性を高めると、泡、異物等による不良率が軽減されるため、高品質のガラス板を大量、且つ安価に供給することができる。つまり高温域でのガラスの粘度が高過ぎると、溶融工程で脱泡が促進され難くなる。よって、高温粘度１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度は、好ましくは１６５０℃以下、１６４０℃以下、１６３０℃以下、１６２０℃以下、１６１０℃以下、１６００℃以下、特に１５９０℃以下である。ここで、「１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度」は、例えば白金球引き上げ法で測定可能である。なお、高温粘度１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度は、溶融温度に相当しており、この温度が低い程、溶融性に優れている。
【００５７】
ダウンドロー法等で成形する場合、耐失透性が重要になる。ガラス組成中にＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３及びＲＯを含むガラスの成形温度を考慮すると、液相線温度は、好ましくは１２５０℃未満、１２３０℃以下、１２２０℃以下、１２１０℃以下、１２００℃以下、特に１１９５℃以下である。また、液相線粘度は、好ましくは１０５．０ｄＰａ・s以上、１０５．２ｄＰａ・s以上、１０５．３ｄＰａ・s以上、１０５．４ｄＰａ・s以上、１０５．５ｄＰａ・s以上、特に１０５．６ｄＰａ・s以上である。ここで、「液相線温度」は、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て、温度勾配炉中に２４時間保持した後、白金ボートを取り出し、ガラス中に失透（結晶異物）が認められた温度とする。「液相線粘度」は、液相線温度におけるガラスの粘度を指し、例えば白金球引き上げ法で測定可能である。
【００５８】
本発明のガラスは、オーバーフローダウンドロー法で成形されてなることが好ましい。オーバーフローダウンドロー法とは、略楔形の耐火物の両側から溶融ガラスを溢れさせて、溢れた溶融ガラスを楔形の下端で合流させながら、下方に延伸成形してガラス板を成形する方法である。オーバーフローダウンドロー法では、ガラス板の表面となるべき面は耐火物に接触せず、自由表面の状態で成形される。このため、未研磨で表面品位が良好なガラス板を安価に製造することができ、大面積化や薄肉化も容易である。なお、オーバーフローダウンドロー法で用いる耐火物の材質は、所望の寸法や表面精度を実現できるものであれば、特に限定されない。また、下方への延伸成形を行う際に、力を印加する方法も特に限定されない。例えば、十分に大きい幅を有する耐熱性ロールをガラスに接触させた状態で回転させて延伸する方法を採用してもよいし、複数の対になった耐熱性ロールをガラスの端面近傍のみに接触させて延伸する方法を採用してもよい。
【００５９】
オーバーフローダウンドロー法以外にも、例えば、他のダウンドロー法（スロットダウン法、リドロー法等）、フロート法等でガラス板を成形することも可能である。
【００６０】
高精細のディスプレイに用いられるガラス板には、透明導電膜、絶縁膜、半導体膜、金属膜等が成膜される。更に、フォトリソグラフィーエッチング工程によって種々の回路、パターンが形成される。これらの成膜工程、フォトリソグラフィーエッチング工程において、ガラス板は、種々の薬液処理を受ける。例えば、ＴＦＴ型アクティブマトリックス液晶ディスプレイでは、ガラス板上に絶縁膜や透明導電膜を成膜し、更にアモルファスシリコンや多結晶シリコンのＴＦＴ（薄膜トランジスタ）がフォトリソグラフィーエッチング工程によりガラス板上に多数形成される。このような工程では、硫酸、塩酸、アルカリ溶液、フッ酸、ＢＨＦ等の種々の薬液処理を受ける。特に、ＢＨＦは、絶縁膜のエッチングに広く用いられるが、ＢＨＦは、ガラス板を侵食して、ガラス板の表面を白濁させ易く、またその反応生成物が、製造工程中のフィルターを詰まらせたり、ガラス板上に付着する虞がある。上記事情から、ガラス板の耐薬品性を高めることが重要になる。
【００６１】
本発明のガラスにおいて、厚み（板厚）は、特に限定されないが、好ましくは０．５ｍｍ以下、０．４ｍｍ以下、０．３５ｍｍ以下、特に０．３ｍｍ以下である。板厚が小さい程、デバイスを軽量化し易くなる。一方、板厚が小さい程、ガラス板が撓み易くなる。しかし、本発明のガラスは、ヤング率や比ヤング率が高いため、撓みに起因する不具合が生じ難い。なお、板厚は、ガラス製造時の流量や板引き速度等で調整可能である。
【００６２】
本発明のガラスにおいて、β−ＯＨ値を低下させると、歪点を高めることができる。β−ＯＨ値は、好ましくは０．５／ｍｍ以下、０．４５／ｍｍ以下、０．４／ｍｍ以下、特に０．３５／ｍｍ以下である。β−ＯＨ値が大き過ぎると、歪点が低下し易くなる。なお、β−ＯＨ値が小さ過ぎると、溶融性が低下し易くなる。よって、β−ＯＨ値は、好ましくは０．０１／ｍｍ以上、特に０．０５／ｍｍ以上である。
【００６３】
β−ＯＨ値を低下させる方法として、以下の方法が挙げられる。（１）含水量の低い原料を選択する。（２）ガラス中の水分量を減少させる成分（Ｃｌ、ＳＯ３等）を添加する。（３）炉内雰囲気中の水分量を低下させる。（４）溶融ガラス中でＮ２バブリングを行う。（５）小型溶融炉を採用する。（６）溶融ガラスの流量を速くする。（７）電気溶融法を採用する。
【００６４】
ここで、「β−ＯＨ値」は、ＦＴ−ＩＲを用いてガラスの透過率を測定し、下記の式を用いて求めた値を指す。
β−ＯＨ値  ＝  （１／Ｘ）ｌｏｇ（Ｔ１／Ｔ２）
Ｘ：ガラス肉厚（ｍｍ）
Ｔ１：参照波長３８４６ｃｍ−１における透過率（％）
Ｔ２：水酸基吸収波長３６００ｃｍ−１付近における最小透過率（％）
【００６５】
本発明のガラスは、ＯＬＥＤディスプレイの基板に用いることが好ましい。ＯＬＥＤは、一般に市販されつつあるが、大量生産によるコストダウンが強く望まれている。本発明のガラスは、生産性に優れており、且つ大面積化や薄肉化が容易であるため、このような要求を的確に満たすことができる。
【実施例】
【００６６】
以下、実施例に基づいて、本発明を詳細に説明する。なお、以下の実施例は単なる例示である。本発明は以下の実施例に何ら限定されない。
【００６７】
表１〜３は、本発明の実施例（試料Ｎｏ．１〜１８、２１〜２６）及び比較例（試料Ｎｏ．１９、２０）を示している。
【００６８】
【表１】
2015143172.tif 000002
【００６９】
【表２】
2015143172.tif 000003
【００７０】
【表３】
2015143172.tif 000004
【００７１】
次のように、各試料を作製した。まず表中のガラス組成になるように、ガラス原料を調合したガラスバッチを白金坩堝に入れ、１６００℃で２４時間溶融した。ガラスバッチの溶解に際しては、白金スターラーを用いて攪拌し、均質化を行った。次いで、溶融ガラスをカーボン板上に流し出し、板状に成形した。得られた各試料について、密度、熱膨張係数、ヤング率、比ヤング率、歪点、軟化点、高温粘度１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度、高温粘度１０５．０ｄＰａ・ｓにおける温度、液相線温度、初相、液相線粘度ｌｏｇηＴＬ、耐薬品性及びβ−ＯＨ値を評価した。
【００７２】
密度は、周知のアルキメデス法によって測定した値である。
【００７３】
熱膨張係数は、３０〜３８０℃の温度範囲において、ディラトメーターで測定した平均熱膨張係数である。
【００７４】
ヤング率は、ＪＩＳ  Ｒ１６０２に基づく動的弾性率測定法（共振法）により測定した値を指し、比ヤング率は、ヤング率を密度で割った値である。比ヤング率は、ヤング率を密度で割った値である。
【００７５】
歪点、軟化点は、ＡＳＴＭ  Ｃ３３６の方法に基づいて測定した値である。
【００７６】
高温粘度１０２．５ｄＰａ・ｓ、１０５．０ｄＰａ・ｓにおける温度は、白金球引き上げ法で測定した値である。
【００７７】
次に、各試料を粉砕し、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て、１１００℃から１３５０℃に設定された温度勾配炉中に２４時間保持した後、白金ボートを取り出し、ガラス中に失透（結晶異物）が認められた温度を液相線温度とした。そして、液相線温度から（液相線温度−５０℃）の温度範囲に析出している結晶を初相として評価した。表中で「Ａｎｏ」は、アノーサイトを指し、「Ｃｒｉ」は、クリストバライトを指し、「Ｍｕｌ」は、ムライトを指している。更に、液相線温度におけるガラスの粘度を白金球引き上げ法で測定し、これを液相線粘度とした。
【００７８】
また、各試料の両面を光学研磨した上で、２０℃の６３ＢＨＦ（ＨＦ：６質量％、ＮＨ４Ｆ：３０質量％）溶液中で、３０分間浸漬した後、得られた試料の表面を観察することにより、耐薬品性を評価した。具体的には、薬液処理後に、ガラス表面が白濁したり、クラックが入っているものを「×」、弱い白濁、荒れが見られるものを「△」、全く変化の無いものを「○」とした。
【００７９】
β−ＯＨ値は、ＦＴ−ＩＲを用いてガラスの透過率を測定し、下記の式を用いて求めた値である。
β−ＯＨ値  ＝  （１／Ｘ）ｌｏｇ（Ｔ１／Ｔ２）
Ｘ：ガラス肉厚（ｍｍ）
Ｔ１：参照波長３８４６ｃｍ−１における透過率（％）
Ｔ２：水酸基吸収波長３６００ｃｍ−１付近における最小透過率（％）
【００８０】
表１〜３から明らかなように、試料Ｎｏ．１〜１８、２１〜２６は、密度が２．４６〜２．５３ｇ／ｃｍ３であり、ガラス板の軽量化を図ることができる。また熱膨張係数が３４〜３８×１０−７／℃、歪点が７１４℃以上であり、熱収縮値を低減することができる。またヤング率が７５ＧＰａ以上、比ヤング率が３０ＧＰａ／ｇ／ｃｍ−３以上であり、撓みや変形が生じ難い。また１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度が１６７８℃以下、高温粘度１０５．０ｄＰａ・ｓにおける温度が１２５０℃以下であり、且つ液相線温度が１２５４℃以下、液相線粘度が１０４．７ｄＰａ・ｓ以上であるため、溶融性や成形性に優れており、大量生産に向いている。更に耐薬品性も優れている。一方、試料Ｎｏ．１９、２０は、ＭｇＯの含有量が多いため、耐薬品性の評価が不良であった。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明のガラスは、歪点とヤング率が高い場合でも、耐失透性を顕著に高めることができる。よって、本発明のガラスは、ＯＬＥＤディスプレイ、液晶ディスプレイ等のディスプレイの基板に好適であり、ＬＴＰＳ、酸化物ＴＦＴで駆動するディスプレイの基板に好適である。