(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
縦寸法が５００ｍｍ以上、横寸法が６００ｍｍ以上、厚みが０．７ｍｍ以下であり、重量％で、ＳｉＯ２  ５０〜６８％、Ａｌ２Ｏ３  １４〜２５％、Ｂ２Ｏ３  ３〜１５％、ＭｇＯ  ０〜１０％、ＣａＯ  ０〜１０％、ＳｒＯ  ０〜１０％、ＢａＯ  ０〜１０％、ＺｎＯ  ０〜５％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ  ５〜２０％、ＺｒＯ２  ０〜５％、ＴｉＯ２  ０〜５％、Ｙ２Ｏ３ ２〜５％の組成を有し、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、Ｙ２Ｏ３を合量で１６重量％以上含有し、密度が２．６ｇ・ｃｍ−３以下、ヤング率／密度が２９ＧＰａ／ｇ・ｃｍ−３以上であることを特徴とする無アルカリガラス基板。
【請求項２】
重量％で、ＳｉＯ２  ５０〜６８％、Ａｌ２Ｏ３  １４〜１８．５％、Ｂ２Ｏ３  ７．５〜１５％、ＭｇＯ  ０〜５％、ＣａＯ  ０〜１０％、ＳｒＯ  ０〜２％、ＢａＯ  ０〜７％、ＺｎＯ  ０〜０．５％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ  ５〜２０％、ＺｒＯ２  ０〜１％、ＴｉＯ２  ０〜５％、Ｙ２Ｏ３ ２〜５％の組成を有し、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、Ｙ２Ｏ３を合量で１６重量％以上含有し、密度が２．５１ｇ・ｃｍ−３以下、ヤング率／密度が３０．２ＧＰａ／ｇ・ｃｍ−３以上であることを特徴とする請求項１記載の無アルカリガラス基板。
【請求項３】
Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、Ｙ２Ｏ３を合量で１８重量％以上含有することを特徴とする請求項１又は２記載の無アルカリガラス基板。
【請求項４】
ディスプレイ基板として用いられることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の無アルカリガラス基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ディスプレイ、ＥＬディスプレイ等のディスプレイ基板として用いられる無アルカリガラス基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、液晶ディスプレイ、ＥＬディスプレイ等のディスプレイ基板としては、矩形状のガラス基板が広く使用されている。
【０００３】
この種のガラス基板には、用途に応じて様々な特性が要求され、例えばＴＦＴ型アクティブマトリックス液晶ディスプレイに使用されるガラス基板の場合には、ガラス中にアルカリ金属酸化物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が要求される。
【０００４】
また近年、ＴＦＴ型アクティブマトリックス液晶ディスプレイ等の電子機器は、パーソナルな分野への応用が進められており、機器の軽量化が要求されている。これに伴ってガラス基板にも軽量化が要求され、薄肉化が進められている。
【０００５】
さらにこの種の電子機器は、大型化も進められており、これに伴って大型のガラス基板も要求されている。すなわち、この種の電子機器を製造する場合には、ガラスメーカーで成形された大型のガラス基板（素板）の上に複数分のデバイスを作製し、デバイス毎に分割切断して製品とするため、電子機器が大型化するほど、ガラス基板をより大きくする必要がある。
【０００６】
しかしながら、このようにガラス基板が大型化するほど、ガラス基板の強度が低下するため、その厚みを極端に薄くすることは不可能である。そこでガラスの密度を低下することによって、軽量化を実現する試みがなされており、現在では量産化されている低密度ガラス基板も幾つか存在する。
【特許文献１】特開平９−４８６３２号公報
【特許文献２】特開平９−１５６９５３号公報
【特許文献３】国際公開第９７／１１９１９号
【特許文献４】国際公開第９７／１１９２０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記したようにＴＦＴ型アクティブマトリックス液晶ディスプレイに用いられるガラス基板は、大型化、薄肉化が進められているが、これに伴い各種の問題が生じている。
【０００８】
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され、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、左右の内側面に形成された棚に、ガラス基板の両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。このような形態のカセットは、電子機器メーカーでも使用されるため、同様の問題が発生している。
【０００９】
またこのような大型のガラス基板をガラスメーカーから電子機器メーカーに輸送する際、実開平５−１２０９８号に開示されているような箱状の上下支持部材を用いて上下方向から挟み込む形態の梱包体が使用されることがあるが、下側の支持部材に形成された複数の保持溝にガラス基板を１枚づつ挿入した後で、ガラス基板が大きくたわむと、上側の支持部材に形成された複数の保持溝に各ガラス基板を挿入するのが困難となり、作業性が大幅に低下する。
【００１０】
さらに電子機器が大型化するほど、これに装着されるガラス基板が、たわみやすくなるため、電子機器の画像面が歪んで見える虞れがある。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、大型で、薄肉のガラス基板であっても、製造工程におけるカセットへの出し入れが容易で、また実開平５−１２０９８号に開示されているような梱包体への収納も容易であり、しかも電子機器に装着した時の画像面の歪みが少ない無アルカリガラス基板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
ガラス基板のたわみ量は、ガラスの密度に比例して変化するため、低密度のガラス基板は、たわみ量が小さくなる傾向にはあるが、ガラスの密度を低下することによって、ガラス基板のたわみ量を小さくするには限界がある。
【００１３】
その理由は、ガラス基板のたわみ量が、ヤング率によっても変化するためであり、ヤング率／密度（比ヤング率）の値を大きくしなければ、たわみ量の大幅な低減は困難である。
【００１４】
しかしながら現在、市販されている低密度ガラス基板は、比ヤング率の小さいガラスから作製されているため、これらのガラス基板の大型化、薄肉化を図ると、たわみ量が大きくなり、上記したような問題が生じる。
【００１５】
本発明の無アルカリガラス基板は、縦寸法が５００ｍｍ以上、横寸法が６００ｍｍ以上、厚みが０．７ｍｍ以下であり、重量％で、ＳｉＯ２  ５０〜６８％、Ａｌ２Ｏ３  １４〜２５％、Ｂ２Ｏ３  ３〜１５％、ＭｇＯ  ０〜１０％、ＣａＯ  ０〜１０％、ＳｒＯ  ０〜１０％、ＢａＯ  ０〜１０％、ＺｎＯ  ０〜５％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ  ５〜２０％、ＺｒＯ２  ０〜５％、ＴｉＯ２  ０〜５％、Ｙ２Ｏ３ ２〜５％の組成を有し、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、Ｙ２Ｏ３を合量で１６重量％以上含有し、密度が２．６ｇ・ｃｍ−３以下、ヤング率／密度が２９ＧＰａ／ｇ・ｃｍ−３以上であることを特徴とする。
【００１６】
また本発明の無アルカリガラス基板は、好ましくは、重量％で、ＳｉＯ２  ５０〜６８％、Ａｌ２Ｏ３  １４〜１８．５％、Ｂ２Ｏ３  ７．５〜１５％、ＭｇＯ  ０〜５％、ＣａＯ  ０〜１０％、ＳｒＯ  ０〜２％、ＢａＯ  ０〜７％、ＺｎＯ  ０〜０．５％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ  ５〜２０％、ＺｒＯ２  ０〜１％、ＴｉＯ２  ０〜５％、Ｙ２Ｏ３ ２〜５％の組成を有し、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、Ｙ２Ｏ３を合量で１６重量％以上含有し、密度が２．５１ｇ・ｃｍ−３以下、ヤング率／密度が３０．２ＧＰａ／ｇ・ｃｍ−３以上であることを特徴とする。
【００１７】
また本発明の無アルカリガラス基板は、好ましくは、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2、Ｙ2Ｏ3を合量で１８重量％以上含有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の無アルカリガラス基板は、軽量であり、またたわみ量が小さいため、大型で薄肉であっても、製造上、梱包上の問題が発生せず、しかも良好な画像面を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の無アルカリガラス基板は、密度が２．６ｇ・ｃｍ-3以下であり、比ヤング率が２９ＧＰａ／ｇ・ｃｍ-3以上であるため、大型で薄肉のガラス基板、具体的には、ガラス基板の縦寸法が５００ｍｍ以上、横寸法が６００ｍｍ以上、厚みが０．７ｍｍ以下であっても、軽量で、問題とならない程度のたわみ量に抑えることができる。
【００２０】
本発明のガラス基板の構成成分の内、比ヤング率の上昇に効果のある成分は、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2、Ｙ2Ｏ3の５成分であり、これらの成分の合量が１６重量％未満になると、比ヤング率を２９ＧＰａ／ｇ・ｃｍ-3以上にすることが困難となるため、合量で１６重量％以上、好ましくは１８重量％以上含有させる。
【００２１】
またＴＦＴ型アクティブマトリックス液晶ディスプレイに使用されるガラス基板には、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や、成膜、アニール等の工程における熱処理によって熱収縮しないように、高い歪点、具体的には６５０℃以上の歪点を有することが望まれる。また製造コストや良品率等を考慮すると、溶融性や成形性に優れていることや、ＴＦＴの材料の熱膨張係数に近似した熱膨張係数を有することも望まれる。
【００２２】
このような特性を満足し、しかもガラス基板の密度を低下し、比ヤング率を上昇させやすい組成は、重量％で、ＳｉＯ2  ５０〜６８％、Ａｌ2Ｏ3  １４〜２５％、Ｂ2Ｏ3  ３〜１５％、ＭｇＯ  ０〜１０％、ＣａＯ  ０〜１０％、ＳｒＯ  ０〜１０％、ＢａＯ  ０〜１０％、ＺｎＯ  ０〜５％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ  ５〜２０％、ＺｒＯ2  ０〜５％、ＴｉＯ2  ０〜５％、Ｙ2Ｏ3  ０〜５％であり、各成分の限定理由は、次のとおりである。
【００２３】
ＳｉＯ2は、ガラスのネットワークフォーマーとなる成分であり、５０％より少ないと、ガラスの密度を２．６ｇ・ｃｍ-3以下にすることが困難となる。また耐薬品性、特に耐酸性が低下すると共に、歪点が低くなるため好ましくない。一方、６８％より多いと、高温粘度が大きくなり、溶融性が悪くなるため好ましくない。ＳｉＯ2のより好ましい含有量は、５５〜６４％である。
【００２４】
Ａｌ2Ｏ3は、ガラスの密度を低下させると共に、比ヤング率を上昇させ、且つ、歪点を高くする成分であり、１４％より少ないと、比ヤング率を２９ＧＰａ／ｇ・ｃｍ-3以上にすることが困難となり、歪点が低くなるため好ましくない。一方、２５％より多いと、耐酸性が悪くなるため好ましくない。Ａｌ2Ｏ3のより好ましい含有量は、１６〜２２％である。
【００２５】
Ｂ2Ｏ3は、ガラスの密度を低下させると共に、融剤として作用し、ガラスの粘性を下げ、溶融性を改善する成分であり、３％より少ないと、ガラスの密度を２．６ｇ・ｃｍ-3以下にすることが困難となり、融剤としての作用も不十分となるため好ましくない。一方、１５％より多いと、ガラスの歪点が低下し、耐酸性も悪くなるため好ましくない。
【００２６】
ＭｇＯは、二価のアルカリ土類酸化物の中でも、比較的密度を上げずに比ヤング率を上昇させやすい成分であり、また歪点を下げることなく、高温粘性を下げ、ガラスの溶融性を改善する作用も有しているが、１０％より多いと、密度を２．６ｇ・ｃｍ-3以下にすることが困難であり、耐酸性も悪化するため好ましくない。ＭｇＯのより好ましい含有量は、０〜８％である。
【００２７】
ＣａＯも、ＭｇＯと同様に歪点を下げずに高温粘性を下げ、ガラスの溶融性を改善する成分であるが、１０％より多いと、ガラスの歪点が低下するため好ましくない。
【００２８】
ＳｒＯとＢａＯは、いずれもガラスの耐薬品性を向上させる成分であるが、これらを多量に含有させると、密度を２．６ｇ・ｃｍ-3以下にすることが困難となるため、各々１０％以下に抑えることが好ましい。
【００２９】
ＺｎＯは、溶融性を改善するための成分であるが、５％より多いと、歪点が低下するため好ましくない。
【００３０】
但し、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ及びＺｎＯの合量が、５％より少ないと、ガラスの高温での粘性が高くなり、溶融性が悪くなると共にガラスが失透しやすくなり、一方、２０％より多いと、密度を２．６ｇ・ｃｍ-3以下にすることが困難となるため好ましくない。
【００３１】
ＺｒＯ2は、比ヤング率を上昇させると共に、ガラスの耐薬品性、特に耐酸性を改善する作用を有する成分であるが、５％より多いと、ガラス中にジルコニアの失透物が析出するため好ましくない。
【００３２】
ＴｉＯ2は、ガラスの耐薬品性を改善すると共に、高温粘性を低下し、溶融性を向上させる成分であるが、多量に含有させると、ガラスに着色を生じ、透過率が低下するため、５％以下に抑えることが好ましい。
【００３３】
Ｙ2Ｏ3も、比ヤング率を上昇させる作用を有する成分であるが、５％より多いと、ガラスの耐薬品性が悪化するため好ましくない。
【００３４】
また本発明においては、上記の成分以外にも、特性を損なわない範囲で他の成分を添加させることも可能であり、例えば清澄剤として、Ａｓ2Ｏ3、Ｓｂ2Ｏ3、Ｆ2、Ｃｌ2、ＳＯ3等を各々３％まで添加することが可能である。
【００３５】
但し、一般に融剤として使用されるＰｂＯやＰ2Ｏ5は、ガラスの耐薬品性を著しく低下させるため、添加を避けるべきである。特にＰｂＯは、ガラス溶融時に融液の表面から揮発し、環境を汚染する虞れもあるため好ましくない。
【実施例】
【００３６】
以下、本発明の無アルカリガラス基板を実施例に基づいて詳細に説明する。
【００３７】
表１〜３は、本発明のガラス基板（試料Ｎｏ．６）、参考例のガラス基板（試料Ｎｏ．１〜５、７〜１１）、比較例のガラス基板（試料Ｎｏ．１２〜１５）を示すものである。
【００３８】
【表１】
0004457410.tif 000002
【００３９】
【表２】
0004457410.tif 000003
【００４０】
【表３】
0004457410.tif 000004
【００４１】
表中の各試料は、次のようにして作製した。
【００４２】
まず表の組成となるようにガラス原料を調合し、白金ポットで１５８０℃で２４時間溶融した後、スロットダウン法を用いて板状に成形した。次いでこれらの板状ガラスの両面を光学研磨することによって、縦寸法が５５０ｍｍ、横寸法が６５０ｍｍ、厚みが０．７ｍｍの大型で薄肉のガラス基板を作製した。
【００４３】
表から明らかなように実施例であるＮｏ．６及び参考例であるＮｏ．１〜５、７〜１１の各試料は、いずれも密度が２．５８ｇ・ｃｍ−３以下であるため軽量で、また比ヤング率が２９．３ＧＰａ／ｇ・ｃｍ−３以上であるため、たわみ量が１９．０ｍｍ以下と小さかった。
【００４４】
それに対し、比較例であるＮｏ．１２〜１５の各試料は、いずれも比ヤング率が２７．６ＧＰａ／ｇ・ｃｍ-3以下であるため、たわみ量が２０．２ｍｍ以上と大きかった。またＮｏ．１２、１３及び１５の各試料は、密度が高かった。
【００４５】
尚、表中の密度は、周知のアルキメデス法によって測定し、ヤング率は、曲げ共振法により測定したものであり、１ＧＰａ≒１０１．９Ｋｇｆ／ｍｍ2である。また、たわみ量は、図１に示すように、ガラス基板１０の縦方向の両辺付近１０ａ、１０ａを支持片１１、１１で支持し、スパン６４０ｍｍで水平方向に配置した時の最大たわみ量を測定したものである。
【００４６】
さらに歪点は、ＡＳＴＭ  Ｃ３３６−７１の方法に基づいて測定した。１０2.5ポイズに相当する温度は、高温粘度である１０2.5ポイズに相当する温度を示すものであり、この温度が低いほど、溶融成形性に優れていることになる。
【００４７】
また耐塩酸性は、各試料を８０℃に保持された１０重量％塩酸水溶液に２４時間浸漬した後、それらの表面状態を目視で観察することによって評価した。ガラス基板の表面が変色したものは×、全く変化のないものは○で示した。熱膨張係数は、ディラトメ−ターを用いて、３０〜３８０℃における平均熱膨張係数を測定したものである。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】ガラス基板の最大たわみ量の測定方法を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０  ガラス基板
１１  支持片
【図１】
0004457410.tif 000005