(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
歪点が５８０℃以上であり、母ガラスに対するアルカリ酸化物の含有量が２．０重量％以下であり、母ガラスに対するＳＯ3の含有量が１ｐｐｍ以上、１０ｐｐｍ以下であり、母ガラスに対するＣｌの含有量が０．０１重量％以上、０．１０重量％未満であり、少なくともそのガラスの一方の表面における、２０〜３００μｍの大きさの付着物の数と、深さが１μｍ以上のくぼみの数との合計が、前記表面の面積６．０ｍ2当り３５個未満であるディスプレイ基板用ガラスをフロート法によって製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶ディスプレイ基板、プラズマディスプレイ基板、等のディスプレイ基板に用いられるガラスをフロート法によって製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶ディスプレイ（以下ＬＣＤという。）基板用ガラスとして、アルカリを含有せず、または含有してもその量が少なく、かつ歪点が高く熱膨張係数の小さいガラスが求められており、従来、上記特性を満足する無アルカリまたは低アルカリのガラスとしてアルミノシリケートガラスが使用されている。そのようなガラスの溶融状態における粘度は、たとえば窓ガラス等に広く使用されているソーダライムシリカガラスに比べて高く、脱泡すなわち清澄が困難である。清澄剤としては一般に、亜ヒ酸、酸化アンチモン、ハロゲン元素（Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ）、硫酸塩、等が用いられるが、亜ヒ酸や酸化アンチモンが最も効果的である。
【０００３】
一方、窓ガラスに代表される板ガラスのほとんどは、低コストで平坦性および平滑性の高い板ガラスが得られるフロート法によって製造されている。
フロート法では、溶融したガラスをガラスよりも比重の大きな溶融スズ上に流し込み、溶融スズ上で板状にのばしながら成形する。溶融スズを収容するフロートバスは、溶融スズの酸化を防止するために還元雰囲気に保たれる。そのため、ガラス中に亜ヒ酸または酸化アンチモンのような還元されやすい成分が存在すると、金属析出およびそれにともなう着色が起るおそれがある。
【０００４】
したがって、フロート成形するガラスに使用できる清澄剤は限定され、一般に亜ヒ酸または酸化アンチモンの使用は困難である。これに対し、硫酸塩やハロゲン元素では上記のような問題は起らない。
【０００５】
以上のことから、フロート成形されるＬＣＤ基板用の無アルカリまたは低アルカリのアルミノシリケートガラス（以下これらをＬＣＤ基板用フロートガラスという。）においてはハロゲン元素および／または硫酸塩を清澄剤として使用することが多い。ハロゲン元素であるＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉはいずれも清澄剤としての効果を示すが、原料を入手しやすく、他のハロゲン元素に比べ揮散が少なく、さらに清澄剤としての効果が大きいＣｌが通常用いられる。また、硫酸塩としてはアルカリ金属硫酸塩またはアルカリ土類金属硫酸塩が通常用いられる。
【０００６】
以上のようにして製造されたＬＣＤ基板用フロートガラスを使用してＴＦＴ−ＬＣＤを製造する工程は次のとおりである。
すなわち、前記フロートガラスを所定寸法に切断してガラス基板とし、このガラス基板を洗浄後ＴＦＴ−ＬＣＤ製造工程に投入する。ガラス基板の一方の表面にゲート電極線（以下単に電極線という。）およびゲート絶縁用酸化物層を形成し、さらに前記酸化物層表面に画素電極等を形成してアレイ基板とする。また、別のガラス基板の一方の表面にＲＧＢのカラーフィルタおよび対向電極を形成してカラーフィルタ基板とする。
次にアレイ基板とカラーフィルタ基板との間に液晶材料を挟み込んで封じ、ＴＦＴ−ＬＣＤを製造する。なお、一般のＴＦＴ−ＬＣＤ基板においては、電極線の線幅は５〜１０μｍ程度、画素ピッチに相当する電極線間隔は１００〜２００μｍ程度、液晶のセルギャップは５μｍ程度である。
【０００７】
従来、前記洗浄の工程やＴＦＴ−ＬＣＤ製造工程のクリーン度にかかわらず、電極線の断線等の欠陥、画素液晶の容量不足等の液晶特性低下、酸化物層の密着性低下、等の品質不良が発生することがあり、これらがＬＣＤ製造歩留低下原因となっていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、歪点が５８０℃以上であるガラスであって、上記品質不良が起りにくいディスプレイ基板用ガラスをフロート法によって製造する方法の提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、歪点が５８０℃以上であり、母ガラスに対するアルカリ酸化物の含有量が２．０重量％以下であり、母ガラスに対するＳＯ3の含有量が１ｐｐｍ以上、１０ｐｐｍ以下であり、母ガラスに対するＣｌの含有量が０．０１重量％以上、０．１０重量％未満であり、少なくともそのガラスの一方の表面における、２０〜３００μｍの大きさの付着物の数と、深さが１μｍ以上のくぼみの数との合計が、前記表面の面積６．０ｍ2当り３５個未満であるディスプレイ基板用ガラスをフロート法によって製造する方法を提供する。ここで、前記付着物は実質的に金属スズまたはスズ化合物からなるものが主である。
【００１０】
本発明者は、
１）フロートガラスを用いてＴＦＴ−ＬＣＤを製造する際に、洗浄工程またはＴＦＴ−ＬＣＤ製造工程のクリーン度によらずに発生する電極線の断線等の欠陥、画素液晶の容量不足等の液晶特性低下、酸化物層の密着性低下、等の品質不良の原因は、フロートガラス表面に存在する付着物またはくぼみであること、
２）溶融スズと接触していないフロートガラス表面、すなわちトップ面に存在する付着物の発生、またはフロートガラス表面におけるくぼみの発生と、フロートガラスのＣｌ含有量またはＳＯ3含有量との間に相関が存在すること、
を見出し、本発明に至った。
【００１１】
すなわち、ＣｌおよびＳＯ3を含有するアルミノシリケートガラスをフロート法で成形する場合にトップ面に金属スズまたはスズ化合物が付着するメカニズムは、以下に示すようなものであることを見出した。ここで、ＳＯ3は清澄剤として使用された硫酸塩等から供給される。
【００１２】
ガラスに含有されているＣｌまたはＳＯ3は、ガラスが溶融スズと接触している表面、すなわちボトム面から溶出して塩化スズまたは硫化スズとなる。塩化スズまたは硫化スズは通常のフロートバスの温度・雰囲気では気体状態で存在するものであって蒸気圧は高く、溶融スズから直ちに逸出して気化する。気化した塩化スズまたは硫化スズはフロートバス雰囲気中に拡散し、速やかに雰囲気中の水素によって還元されて金属スズ粒子となる。その粒子が成長して大きくなり、フロートバス中のリボン状のガラス（ガラスリボン）のトップ面に落下すると、金属スズ付着物となる。また、スズ化合物付着物は前記金属スズ付着物がフロートバスを出た後に酸化されたものである。
【００１３】
トップ面に存在するくぼみは、前記金属スズ付着物の抜け殻である。すなわち、ガラスリボンがフロートバスから出た直後に、トップ面直上に流れている気流によって金属スズ付着物がトップ面から吹き飛ばされてできたものである。
ボトム面に存在するくぼみは、その生成機構は不明であるが、その発生頻度がガラス中のＣｌ含有量またはＳＯ3含有量とともに増大することを見出した。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明におけるディスプレイ基板用フロートガラスとは、フロート法により製造された板ガラスであり、その表面に電極線形成または酸化物層形成等の表面処理が行われる前の板ガラスを指し、たとえば前記表面処理が行われる前に洗浄および／または研磨量１０μｍ以下の鏡面研磨が行われたものを含む。
【００１５】
本発明におけるディスプレイ基板とは、所定寸法に切断された板ガラス、すなわち基板ガラスの表面に電極線または酸化物層等が形成されたものであり、たとえば、ＬＣＤ基板、プラズマディスプレイパネル（以下ＰＤＰという。）基板、等である。
【００１６】
本発明のディスプレイ基板用フロートガラスの歪点は５８０℃以上である。５８０℃未満ではＬＣＤ、ＰＤＰ、等を製造する際の熱処理工程において、熱変形の問題、またはＬＣＤ基板、ＰＤＰ基板、等の寸法変化が起るおそれがある。以下ではＴＦＴ−ＬＣＤの製造に用いられる場合について述べる。
【００１７】
本発明でいうフロートガラス表面上に存在する付着物は、実質的に金属スズまたはスズ化合物からなるものが主である。その大きさが２０μｍ未満であれば前記付着物の厚さは無視できるほどであり、電極線の断線が起こることは少なく、また、画素液晶の容量不足もわずかである。しかし、大きさが２０μｍ以上の付着物の上に電極線が形成されると該電極線は断線する可能性が高くなり、また、前記付着物の上に画素エリアが形成されたときは画素液晶の容量不足による液晶特性低下が起こる可能性が高くなり、いずれの場合もＬＣＤ製造歩留を低下させる。大きさが３００μｍ以上のものはガラスとの付着力が小さく、一般的な洗浄工程で除去でき問題になるおそれは少ない。
以下では、フロートガラス表面上に存在する付着物のうち、大きさが２０〜３００μｍのものを付着物欠点という。
【００１８】
フロートガラス表面に存在する深さが１μｍ以上のくぼみ（以下くぼみ欠点という。）は、ガラス基板表面に形成された電極線の断線、または同じくガラス基板表面に形成された酸化物層のガラス基板に対する密着性低下の原因となり、製造歩留を低下させる。
【００１９】
本発明のディスプレイ基板用フロートガラスの少なくとも一方の表面における付着物欠点の数とくぼみ欠点の数との合計は、前記表面の面積６．０ｍ2当り９０個未満である。９０個以上では、電極線の断線、液晶特性低下、酸化物層の密着性低下、等の品質不良の発生頻度が多くなり製造歩留が大幅に低下する。好ましくは３５個未満、より好ましくは１５個未満である。なお、前記表面の面積６．０ｍ2は、代表的な基板サイズである１２インチサイズの基板用素板（３００ｍｍ×４００ｍｍ）の５０枚分の面積に相当する。
【００２０】
以上ではＴＦＴ−ＬＣＤの製造に用いられる場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、ＳＴＮ−ＬＣＤ基板用フロートガラス、ＰＤＰ基板用フロートガラス、等、その表面に電極線、酸化物層、等の薄膜層が形成されるフロートガラスに適用される。
【００２１】
次に、電極線、酸化物層、等を形成して使用される本発明のディスプレイ基板用フロートガラスの好ましい態様について述べる。
本発明のディスプレイ基板用フロートガラスのＣｌの含有量は、母ガラスに対して０．０１〜０．３０重量％であることが好ましい。０．３０重量％超では付着物欠点およびくぼみ欠点の発生頻度が高くなり、ディスプレイ基板用ガラスとして使用することが困難になる。好ましくは０．１５重量％以下、より好ましくは０．１０重量％未満である。０．０１重量％未満では清澄効果が少ない。好ましくは０．０２重量％以上、より好ましくは０．０３重量％以上である。ここで、「母ガラスに対して」とは、含有量が外数表示であることを意味する。
【００２２】
本発明のディスプレイ基板用フロートガラスは清澄等のためにＳＯ3を含有するが、その量は母ガラスに対して５０ｐｐｍ未満であることが好ましい。５０ｐｐｍ以上では付着物欠点およびくぼみ欠点の発生頻度が高くなり、ディスプレイ基板用ガラスとして使用することが困難になる。好ましくは３０ｐｐｍ以下、より好ましくは１０ｐｐｍ以下である。また、ＳＯ3は、清澄のために１ｐｐｍ以上含有することが好ましい。
【００２３】
本発明のディスプレイ基板用フロートガラスのアルカリ酸化物は必須成分ではく、その含有量は母ガラスに対して２．０重量％以下であることが好ましい。２．０重量％超ではディスプレイ基板用ガラスとして、特にＬＣＤ基板用ガラスとして、使用することが困難になるおそれがある。
【００２４】
【００２５】
【００２６】
【００２７】
【実施例】
「例５、６（実施例）、例７、８（比較例）」
重量％表示の母ガラス（アルミノシリケートガラス）の組成が、ＳｉＯ2：６０、Ａｌ2Ｏ3：１７、Ｂ2Ｏ3：７、ＭｇＯ：４、ＣａＯ：５、ＳｒＯ：７、である厚さ０．７ｍｍの４種のＬＣＤ基板用フロートガラスについて、母ガラスに対するＣｌ含有量（単位：重量％）およびＳＯ3含有量（単位：ｐｐｍ）と、トップ面６．０ｍ2当りの付着物欠点の数およびくぼみ欠点の数の合計（単位：個）と、を表１に示す。このフロートガラスは母ガラスに対してＮａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、ＢａＯをそれぞれ０．０５重量％、０．０１重量％、０．２重量％含有し、その歪点は６６５℃である。
【００２８】
Ｃｌ含有量、付着物欠点・くぼみ欠点の数およびフロートガラス表面に存在するくぼみの深さについては、以下の方法で測定した。
Ｃｌ含有量については、蛍光Ｘ線法により測定したＣｌの母ガラスに対する含有量（単位：重量％）である。
付着物欠点およびくぼみ欠点については、暗室の中でガラス板側面から光を照射したガラス板主表面を検査するいわゆるエッジライト検査により、大きさが２０〜３００μｍの付着物、およびくぼみ、を調べた。検査は３００ｍｍ×４００ｍｍのガラス板５０枚について行った。検査したガラス板表面の合計面積は６．０ｍ2である。
また、フロートガラス表面に存在するくぼみの深さはレーザー顕微鏡を用いて測定し、深さが１μｍ以上のものをくぼみ欠点とした。
【００２９】
ＳＯ3含有量は以下に述べる方法により測定した。
まず、前処理としてガラス試料をフッ化水素酸と塩酸で分解した。この際、硫黄の一部が還元または揮散するのを防ぐため、酸化剤として過酸化水素を加えた。
【００３０】
次に、４％水酸化ナトリウム水溶液０．５ｍｌ、過酸化水素水５ｍｌ、イオン交換水５ｍｌを入れた酸化トラップを用意する。前処理した試料を入れた三口フラスコと酸化トラップを測定容器内にセットし、測定容器内部を窒素パージ後、約８ｍｌの還元剤を三口フラスコに添加する。前記還元剤は、次亜リン酸５ｍｌ、ヨウ化水素酸２０ｍｌ、ヨウ化ナトリウム３．５ｇを計りとり、窒素バブリングしながら２００℃で３〜４時間加熱して作製した。
【００３１】
窒素ガスをゆるやかに流しながら砂浴中で三口フラスコを１８０〜２００℃に加熱し、おだやかに沸騰させる。この操作により、試料中の硫黄は全てＳ2-に還元され、Ｈ2Ｓガスとして遊離する。このＨ2Ｓガスを窒素気流とともに酸化トラップへ導入し、ＳＯ42-の形で捕集する。この酸化トラップ中の硫黄をＩＣＰ発光分析装置（セイコー電子工業株式会社製、ＳＰＳ４０００）を用いて定量し、ＳＯ3含有量を得た。
【００３２】
【表１】
0004158249.tif 000002
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、歪点が５８０℃以上であるフロートガラスであって、その表面に形成された電極線の断線等の欠陥、画素液晶の容量不足等の液晶特性低下、酸化物層の密着性低下、等が起りにくいディスプレイ基板用フロートガラスが得られ、ＬＣＤ、ＰＤＰ等の製造歩留が向上する。