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

本発明は、フラットパネルディスプレイ用ガラス基板と、その製造方法とに関する。

薄膜トランジスタ(TFT)型液晶ディスプレイおよび有機エレクトロルミネッセンス(EL)ディスプレイ等の、薄型で消費電力が少ないフラットパネルディスプレイは、近年、携帯機器等のディスプレイとして広く用いられている。これらのディスプレイ用の基板には、一般に、ガラス基板が用いられている。

TFTには、アモルファスシリコン(α−Si)・TFTと、ポリシリコン(p−Si)・TFTとが存在する。p−Si・TFTは、超高精細で美しい画面を実現できること、ディスプレイの高い耐久性を実現できること、ディスプレイの薄型・軽量化が可能であること、および、低消費電力化が可能であること等の点で、α−Si・TFTよりも優れている。しかし、従来、p−Si・TFTの製造には、高温処理が必要であった。そのため、p−Si・TFTを製造する際にガラス基板に熱収縮および熱衝撃が生じるので、シリカガラス以外のガラスを使用することができなかった。その結果、液晶ディスプレイにp−Si・TFTを適用することが困難であった。

しかし、近年、熱処理温度が低減された低温ポリシリコン(LTPS)TFTが開発されたので、フラットパネルディスプレイにp−Si・TFTを適用することが可能となった。これにより、携帯機器等の小型機器のディスプレイであっても、高精細で美しい画面を実現できるようになった。

ただし、未だにp−Si・TFTの製造には400〜600℃の高温の熱処理が必要である。従来のディスプレイ用ガラス基板の場合、歪点が十分に高くないものが多く、p−Si・TFT製造時の熱処理によって大きな熱収縮が発生して画素のピッチズレを引き起こすという問題が発生しやすい。さらに、近年、ますます高精細化が求められている。したがって、このような画素のピッチズレを抑制するために、ディスプレイ製造時のガラス基板の熱収縮を低減することが強く求められている。従来、このような熱収縮の問題を考慮して開発されたディスプレイ用ガラス基板が報告されている(特許文献1〜3)。

特開2002−3240号公報

特開2004−315354号公報

特開2007−302550号公報

ここで、ガラス基板の熱収縮は、ガラス転移点(以下Tgと記す。)および歪点で代表される低温粘性域での特性(低温粘性特性)温度を高くすることで抑制できる(以下、本明細書では、「低温粘性特性温度」として、「Tgおよび歪点」を代表して記載する。)。しかし、単にガラスのTgおよび歪点を高くすることだけに着目してガラス組成の改良を行うと、ガラスの耐失透性が悪化しやすいという問題が起こる。また、耐失透性が悪くなる、すなわち失透温度が高くなり液相粘度が低下すると、製法の自由度も低下してしまう。失透温度が高くなり、液相粘度が低下すると、例えば、オーバーフローダウンドロー法を使用したガラス基板の製造が困難になるという問題が生じる。

そこで、本発明は、高いTgおよび歪点と、良好な耐失透性とを両立して備え、さらにp−Si・TFTが適用されるディスプレイに用いられても画素のピッチズレの問題を生じさせない、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を目的とする。

本発明の第1のp−Si・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は、 モル%表示で、 SiO₂ 55〜80% Al₂O₃ 3〜20% B₂O₃ 3〜15% RO(MgO、CaO、SrO、BaOの合量) 3〜25% を含有し、 SiO₂、Al₂O₃およびB₂O₃のモル%で表す含有率が、(SiO₂+Al₂O₃)/(B₂O₃)=7.5〜17の関係を満たし、 歪点が665℃以上であり、かつ、 失透温度が1250℃以下であるガラスから構成され、 熱収縮率が75ppm以下である。

ただし、前記熱収縮率とは、昇降温速度が10℃/min、550℃で2時間保持の熱処理が施された後のガラス基板の収縮量を用いて、以下の式にて求められる値である。 熱収縮率(ppm) ={熱処理後のガラス基板の収縮量/熱処理前のガラス基板の長さ}×10⁶ 以降の「熱収縮率」も、同様に定義される。

本発明の第2のp−Si・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は、 モル%表示で、 SiO₂ 55〜80% Al₂O₃ 3〜20% B₂O₃ 3〜15% RO(MgO、CaO、SrO、BaOの合量) 3〜25% を含有し、 SiO₂、Al₂O₃およびB₂O₃のモル%で表す含有率が、(SiO₂+Al₂O₃)/(B₂O₃)=8.45〜17.0の関係を満たし、かつ、 失透温度が1250℃以下のガラスから構成され、 熱収縮率が60ppm以下である。

本発明の第3のp−Si・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は、 モル%表示で、 SiO₂ 55〜80% Al₂O₃ 3〜20% B₂O₃ 3〜15% RO(MgO、CaO、SrO、BaOの合量) 3〜25% を含有し、 SiO₂、Al₂O₃およびB₂O₃のモル%で表す含有率が、(SiO₂+Al₂O₃)/(B₂O₃)=7.5〜17の関係を満たし、 歪点が665℃以上であり、かつ、 失透温度が1250℃以下であるガラスから構成されるガラス基板であり、 Tgで30分保持した後、Tg−100℃まで100℃/分で冷却し、室温まで放冷後、昇降温速度が10℃/min、550℃で2時間保持の熱処理が施された後の前記ガラス基板の熱収縮率が75ppm以下である。

また、本発明は、 モル%でSiO₂が55〜80%、Al₂O₃が3〜20%、B₂O₃が3〜15%、RO(MgO、CaO、SrO、BaOの合量)が3〜25%であり、SiO₂、Al₂O₃およびB₂O₃のモル%で表す含有率が(SiO₂+Al₂O₃)/(B₂O₃)=7.5〜17の関係を満たし、歪点が665℃以上であり、かつ、失透温度が1250℃以下のガラスとなるように調合したガラス原料を熔融して、熔融ガラスを生成する熔融工程と、 前記熔融ガラスをガラス板へと成形する成形工程と、 前記ガラス板を徐冷する徐冷工程と、を含み、 前記ガラス板の熱収縮率が75ppm以下である、 p−Si・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の第1の製造方法も提供する。

また、本発明は、 モル%でSiO₂が55〜80%、Al₂O₃が3〜20%、B₂O₃が3〜15%、RO(MgO、CaO、SrO、BaOの合量)が3〜25%であり、SiO₂、Al₂O₃およびB₂O₃のモル%で表す含有率が(SiO₂+Al₂O₃)/(B₂O₃)=8.45〜17.0の関係を満たし、かつ、失透温度が1250℃以下のガラスとなるように調合したガラス原料を熔融して、熔融ガラスを生成する熔融工程と、 前記熔融ガラスをガラス板へと成形する成形工程と、 前記ガラス板を徐冷する徐冷工程と、を含み、 前記ガラス板の熱収縮率が60ppm以下である、 p−Si・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の第2の製造方法も提供する。

本発明は、さらに、 モル%表示で、 SiO₂ 55〜80% Al₂O₃ 3〜20% B₂O₃ 3〜15% RO(MgO、CaO、SrO、BaOの合量) 3〜25% を含有し、 SiO₂、Al₂O₃およびB₂O₃のモル%で表す含有率が、(SiO₂+Al₂O₃)/(B₂O₃)=7.5〜17の関係を満たし、 歪点が665℃以上であり、かつ、 失透温度が1250℃以下であるガラスから構成され、 熱収縮率が75ppm以下である、 第1のフラットパネルディスプレイ用ガラス基板も提供する。

本発明は、さらに、 モル%表示で、 SiO₂ 55〜80% Al₂O₃ 3〜20% B₂O₃ 3〜15% RO(MgO、CaO、SrO、BaOの合量) 3〜25% を含有し、 SiO₂、Al₂O₃およびB₂O₃のモル%で表す含有率が、(SiO₂+Al₂O₃)/(B₂O₃)=8.45〜17.0の関係を満たし、かつ、 失透温度が1250℃以下であるガラスから構成され、 熱収縮率が60ppm以下である、 第2のフラットパネルディスプレイ用ガラス基板も提供する。

本発明のガラス基板は、高いTgおよび歪点と、良好な耐失透性との両立を可能とする。したがって、本発明によれば、ディスプレイ製造時の熱処理による熱収縮が抑制されて画素のピッチズレの問題を生じさせない、優れた特性を有するガラス基板を提供できる。

本実施形態のディスプレイ用ガラス基板は、モル%表示で、SiO₂を55〜80%、Al₂O₃を3〜20%、B₂O₃を3〜15%、RO(MgO、CaO、SrO、BaOの合量)を3〜25%含有し、SiO₂、Al₂O₃およびB₂O₃のモル%で表す含有率が(SiO₂+Al₂O₃)/(B₂O₃)=7.5〜17の関係を満たすガラスから構成されるガラス基板を包含する。また、本実施形態のディスプレイ用ガラス基板は、モル%表示で、SiO₂を55〜80%、Al₂O₃を3〜20%、B₂O₃を3〜15%、RO(MgO、CaO、SrO、BaOの合量)を3〜25%を含有し、SiO₂、Al₂O₃およびB₂O₃のモル%で表す含有率が(SiO₂+Al₂O₃)/(B₂O₃)=8.45〜17.0の関係を満たすガラスから構成されるガラス基板を包含する。(SiO₂+Al₂O₃)/(B₂O₃)=7.5〜17、より好ましくは(SiO₂+Al₂O₃)/(B₂O₃)=8.45〜17.0の関係が満たされることにより、本実施形態のガラス基板は、良好な耐失透性を維持しつつ、Tgおよび歪点を高くすることができる。このTgおよび歪点の上昇により、ディスプレイ製造時の熱処理時に発生する熱収縮量が抑制される。また、Tgおよび歪点の上昇を目的として、単にSiO₂およびAl₂O₃量を増加させて、かつB₂O₃量を低減しただけでは、熔融温度が高くなり、熔解性が低下する場合もある。しかし、SiO₂、Al₂O₃およびB₂O₃が上記関係を満たすことで、熔解性の低下も抑制することができる。すなわち、本実施形態のガラス基板は、良好な耐失透性および良好な熔解性を維持しつつ、Tgおよび歪点を上昇させることができる。

本実施形態のガラス基板を構成するガラスは、ZnOを任意成分として5%以下で含有することができる。その場合、SiO₂およびAl₂O₃のモル%で示す含有率が、SiO₂+Al₂O₃≧70%、より好ましくは、SiO₂+Al₂O₃≧75%を満たし、かつ、RO、ZnOおよびB₂O₃のモル%で示す含有率が、RO+ZnO+B₂O₃=7〜25%を満たすことが好ましい。

本実施形態のガラス基板を構成するガラスは、歪点を660℃以上とすることができる。フラットパネルディスプレイ製造時の熱収縮をより確実に抑制するために、歪点は665℃以上が好ましく、675℃以上がより好ましく、680℃以上がさらに好ましく、685℃以上がさらに好ましく、690℃以上がさらに好ましく、695℃以上がさらに好ましく、700℃以上がさらに好ましい。

ガラスの熔解性は、粘度が10^2.5dPa・sの時のガラス温度(熔融温度)によって評価できる。本実施形態のガラス基板を構成するガラスは、熔融温度が1680℃以下であることが好ましい。熔融温度を1680℃以下とすることで、本実施形態のガラス基板は良好な熔解性を有することができる。また、熔融温度が低すぎると、Tgおよび歪点が低くなりやすい。そのため、高Tgおよび高歪点を実現するためには、熔融温度がある程度の高さを有する必要がある。したがって、熔融温度は、好ましくは1550〜1650℃であり、好ましくは1550〜1645℃であり、より好ましくは1580〜1640℃であり、より好ましくは1590〜1630℃であり、さらに好ましくは1600〜1620℃である。

熱収縮量は、上記のようなガラス組成の調整だけでなく、ガラス製造時の条件を適宜調整することによっても、低減させることができる。具体的には、ガラス徐冷時に、TgからTg−100℃までの温度領域でガラスを必要かつ十分な低い速度で冷却することによって、熱収縮量を低減できる。したがって、本実施形態のガラス基板では、上記のような組成の調整に加えて、必要であれば徐冷条件を適宜調整することにより、熱収縮率を75ppm以下、好ましくは65ppm以下、より好ましくは60ppm以下にすることができる。熱収縮率を75ppm以下、好ましくは65ppm以下、より好ましくは60ppm以下とすることにより、本実施形態のガラス基板がp−Si・TFTが適用されるディスプレイに用いられ、さらにそのディスプレイが高精細である場合でも、画素のピッチズレを十分に抑制することができる。画素のピッチズレをより確実に抑制するために、熱収縮率は55ppm以下が好ましく、50ppm以下がより好ましく、45ppm以下がさらに好ましく、43ppm以下がさらに好ましく、40ppm以下がさらに好ましく、38ppm以下がさらに好ましい。言い換えると、熱収縮率は0〜75ppmであり、好ましくは0〜65ppmであり、より好ましくは0〜60ppmであり、さらに好ましくは0〜55ppmであり、さらに好ましくは0〜50ppmであり、さらに好ましくは0〜45ppmであり、さらに好ましくは0〜43ppmであり、さらに好ましくは0〜40ppmであり、さらに好ましくは0〜38ppmである。なお、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、徐冷工程後に熱収縮低減処理(オフラインアニール)を施すことが求められるが、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3〜75ppmであり、好ましくは5〜75ppmであり、より好ましくは5〜65ppmであり、さらに好ましくは8〜55ppmであり、さらに好ましくは8〜50ppmであり、さらに好ましくは10〜45ppmであり、さらに好ましくは10〜43ppmであり、さらに好ましくは10〜40ppmであり、さらに好ましくは15〜38ppmである。

本実施形態のガラス基板を構成するガラスは、1250℃以下の失透温度を有する。失透温度を1250℃以下とすることで、本実施形態のガラス基板を構成するガラスはダウンドロー法を用いて成形しやすくなるという効果が得られる。その結果、ガラス基板の表面品位を向上できるとともに、ガラス基板の生産コストを低減することができる。また、失透温度が高すぎると、失透が生じやすく、耐失透性が低下する。したがって、本実施形態のガラス基板の失透温度は、好ましくは1230℃以下、より好ましくは1220℃以下、より好ましくは1210℃以下、さらに好ましくは1200℃以下とする。他方、低熱収縮や低密度などのフラットパネルディスプレイ用基板の特性を実現するためには、ガラス基板を構成するガラスの失透温度が、好ましくは1050℃〜1250℃、より好ましくは1110℃〜1250℃、さらに好ましくは1150℃〜1240℃、一層好ましくは1160℃〜1230℃、より一層好ましくは1170℃〜1220℃である。

本実施形態のガラス基板を構成するガラスは、液相粘度が10^4.0dPa・s以上であることが好ましく、10^4.5dPa・s以上であることがより好ましい。液相粘度を10^4.0dPa・s以上とすることにより、フロート法で成形しやすくなる。また、液相粘度を10^4.5dPa・s以上とすることにより、さらに成形性が向上する。したがって、液相粘度をこのような範囲にすることで、本実施形態のガラス基板を構成するガラスは、ダウンドロー法(特にオーバーフローダウンドロー法)を用いて成形しやすくなる。その結果、ガラス基板の表面品位を向上できるとともに、ガラス基板の生産コストを低減することができる。液相粘度は、より好ましくは10^4.5〜10^6.0dPa・sであり、より好ましくは10^4.5〜10^5.9dPa・sであり、より好ましくは10^4.6〜10^5.8dPa・sであり、より好ましくは10^4.6〜10^5.7dPa・sであり、より好ましくは10^4.7〜10^5.7dPa・sであり、より好ましくは10^4.8〜10^5.6dPa・sであり、さらに好ましくは10^4.9〜10^5.5dPa・sである。

本実施形態のガラス基板を構成するガラスの他の物性について、好ましい範囲は以下のとおりである。

本実施形態のガラス基板を構成するガラスは、100〜300℃の範囲における平均熱膨張係数が37×10^-7K^-1未満であることが好ましく、28×10^-7K^-1以上36×10^-7K^-1未満であることがより好ましく、30×10^-7K^-1以上35×10^-7K^-1未満であることがさらに好ましく、31×10^-7K^-1以上34.5×10^-7K^-1未満であることがさらに好ましく、32×10^-7K^-1以上34×10^-7K^-1未満であることがさらに好ましい。熱膨張係数が大きすぎると、ディスプレイ製造時の熱処理工程において、熱衝撃や熱収縮量が増大する。他方、熱膨張係数が小さすぎると、ディスプレイ製造時にガラス基板上に形成される金属および有機系接着剤などの周辺材料の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。また、p−Si・TFT製造工程では、急加熱と急冷とが繰り返され、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。熱膨張係数を上記範囲とすることで、熱膨張差から生じる熱応力を低減することができ、結果として、熱処理工程におけるガラス基板の破壊確率が低下する。なお、ガラス基板上に形成される金属および有機系接着剤などの周辺材料の熱膨張係数との整合を重視する観点からは、ガラス基板を構成するガラスの100〜300℃の範囲における平均熱膨張係数が55×10^-7K^-1未満が好ましく、40×10^-7K^-1未満がより好ましく、28×10^-7K^-1以上40×10^-7K^-1未満であることがさらに好ましく、30×10^-7K^-1以上39×10^-7K^-1未満であることが一層好ましく、32×10^-7K^-1以上38×10^-7K^-1未満であることがより一層好ましく、34×10^-7K^-1以上38×10^-7K^-1未満であることがさらに一層好ましい。

Tgが低すぎると、耐熱性が低下し、また、熱処理工程において熱収縮が大きくなる。したがって、本実施形態のガラス基板のTgは、720℃以上が好ましく、740℃以上がより好ましく、745℃以上がさらに好ましく、750℃以上がさらに好ましく、755℃以上がさらに好ましく、760℃以上がさらに好ましい。

密度が高すぎると、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が困難になることがある。したがって、本実施形態のガラス基板の密度は、2.6g/cm³以下が好ましく、2.5g/cm³未満がより好ましく、2.45g/cm³以下がさらに好ましく、2.42g/cm³以下が一層好ましく、2.4g/cm³以下がより一層好ましい。特に、p−Si・TFTを備えるフラットディスプレイ用ガラス基板や有機ELディスプレイ用ガラス基板は、軽量化が求められているため、2.5g/cm³未満が好適であり、2.45g/cm³以下がさらに好ましく、2.42g/cm³以下が一層好ましく、2.4g/cm³以下がより一層好ましい。

ガラス融液の比抵抗が低すぎると、ガラス原料の熔解に電気熔解を利用する場合、ガラス原料の熔解に必要な電流値が過大になる。したがって、設備上の制約が生じる場合がある。さらに、電極の消耗が多くなるという問題が生じる場合がある。一方、比抵抗が高すぎると、熔解時に、ガラス原料ではなく、熔解槽を形成する耐熱煉瓦に電流が流れてしまい、熔解槽が破損してしまうおそれがある。したがって、本実施形態のガラス基板を構成するガラスの1550℃における比抵抗は、50〜300Ω・cmが好ましく、50〜250Ω・cmがより好ましく、80〜240Ω・cmがさらに好ましく、100〜230Ω・cmがさらに好ましい。

ヤング率および比弾性率(ヤング率/密度)が低すぎると、ディスプレイ製造時に自重によるガラス基板の撓みによって、ガラス基板が破損しやすくなる。特に、幅方向2000mm以上の大型のガラス基板では、撓みによる破損の問題が顕著となる。そこで、本実施形態のガラス基板のヤング率は、70GPa以上が好ましく、73GPa以上がより好ましく、74GPa以上がさらに好ましく、75GPa以上がさらに好ましい。また、本実施形態のガラス基板の比弾性率は、28GPa以上が好ましく、29GPa以上がより好ましく、30GPa以上がさらに好ましく、31GPa以上がさらに好ましい。

次に、本実施形態のガラス基板のガラス成分について説明する。なお、以下、モル%を単に%と略記する。

(SiO₂) SiO₂は、骨格成分であり、必須成分である。SiO₂量が少なすぎると、耐酸性低下、Tgおよび歪点の低下、熱膨張係数増加および耐バッファードフッ酸(BHF)低下が起こる場合がある。また、低密度化を図ることが困難となる場合もある。一方、SiO₂量が多すぎると、熔融温度が著しく高くなり、熔解および成形が困難になる場合がある。また、耐失透性が低下する場合もある。また、ガラスをスリミングする場合のエッチング速度を十分に速くできない。そこで、SiO₂の含有率は、55〜80%が好ましく、60〜78%がより好ましく、62〜78%がさらに好ましく、65〜78%がさらに好ましく、65〜75%がさらに好ましい。なお、より軽量化を図るためにSrO+BaOを3%未満しか含まないガラス基板においては、SiO₂の含有率は、67〜73%がさらに好ましく、69〜72%がさらに好ましい。さらに、ガラスをスリミングする場合のエッチング速度を十分に速くするためには、SiO₂の含有率は、62〜78%がさらに好ましく、62〜73%がさらに好ましく、64〜70%がさらに好ましい。他方、SrO+BaOを3%以上含有するガラス基板においては、SiO₂の含有率は、65〜73%がさらに好ましく、66〜71%がさらに好ましい。

(Al₂O₃) Al₂O₃は、分相を抑制し、Tgおよび歪点を上昇させる必須成分である。Al₂O₃量が少なすぎると、ガラスが分相しやすくなる。また、Tgおよび歪点の低下による耐熱性の低下や熱収縮率の増大、ヤング率低下が起こる場合もある。また、ガラスのエッチング速度を十分に速くできない。一方、Al₂O₃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。したがって、Al₂O₃の含有率は、3〜20%が好ましく、5〜18%がより好ましく、5〜15%がさらに好ましい。なお、より軽量化を図るためにSrO+BaOを3%未満しか含まないガラス基板においては、Al₂O₃の含有率は、7〜13%がさらに好ましく、9〜12%がさらに好ましい。さらに、ガラスをスリミングする場合のエッチング速度を十分に速くするためには、Al₂O₃の含有率は、7〜15%がさらに好ましく、9〜14%がさらに好ましく、10〜14%がさらに好ましい。他方、SrO+BaOを3%以上含有するガラス基板においては、Al₂O₃の含有率は、8〜15%がさらに好ましく、10〜14%がさらに好ましい。

(B₂O₃) B₂O₃は、熔融温度に代表される高温度域での粘性特性(高温粘性特性)温度を低下させ、熔解性を改善する必須成分である(以下、本明細書では、「高温粘性特性温度」として、「熔融温度」を代表して記載する。)。B₂O₃量が少なすぎると、熔解性低下、耐BHF低下、耐失透性低下および熱膨張係数増加が起こる場合がある。また、密度が増加して、低密度化を図ることが困難となる場合もある。一方、B₂O₃量が多すぎると、Tgおよび歪点の低下、耐酸性低下およびヤング率低下が起こる場合がある。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。そこで、B₂O₃の含有率は、3〜15%が好ましく、3〜13%がより好ましく、3〜10%がさらに好ましい。なお、より軽量化を図るためにSrO+BaOを3%未満しか含まないガラス基板においては、B₂O₃の含有率は、3%以上9.5%未満がさらに好ましく、3.5%以上9.2%未満がさらに好ましく、4%以上8.9%未満がさらに好ましく、5〜8.5%がさらに好ましく、6〜8%がさらに好ましい。さらに、失透温度の上昇を防止するためには、B₂O₃の含有率は、5〜13%がより好ましく、5〜12%がさらに好ましく、6〜10未満%(6%以上10%未満)がさらに好ましい。他方、SrO+BaOを3%以上含有するガラス基板においては、B₂O₃の含有率は、3〜9%がさらに好ましく、4〜8%がさらに好ましい。

(MgO) MgOは、熔解性を向上させる成分である。また、MgOは、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、その含有率を相対的に増加させると、ガラスの低密度化を図りやすくなる。本実施形態のガラス基板において、MgOは必須ではない。しかし、MgOを含有させることにより、熔解性の向上および切粉発生の抑制を実現できるので、MgOが含まれていてもよい。しかし、MgO量が多すぎると、Tgおよび歪点の低下、耐熱性低下および耐酸性低下が起こる場合がある。また、失透温度が高くなり、耐失透性が低下するので、ダウンドロー法に適用し難くなる場合がある。したがって、本実施形態のガラス基板では、MgOの含有率は0〜15%が好ましく、0〜10%がより好ましい。なお、より軽量化を図るためにSrO+BaOを3%未満しか含まないガラス基板においては、MgOの含有率は、0〜5%がさらに好ましく、0〜2未満%(0%以上2%未満)がさらに好ましく、0〜1.5%がさらに好ましく、0〜1%がさらに好ましく、0〜0.5%が好ましく、MgOが実質的に含有されないことがさらに好ましい。なお、ここで、「MgOが実質的に含有されない」とは、ガラス原料にMgOが原料として添加されないことを意味しており、MgOの含有率が好ましくは0.2%以下、より好ましくは0.15%以下、さらに好ましくは0.1%以下であることをいう。以下、「ある成分が実質的に含有されない」とは、同じ内容を意味する。他方、SrO+BaOを3%以上含有するガラス基板においては、MgOの含有率は、1〜9%がさらに好ましく、2〜8%がさらに好ましい。

(CaO) 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、CaOは、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、CaO量を相対的に増加させると、ガラスの低密度化を図りやすくなる。CaO量が少なすぎると、高温時の粘性上昇による熔解性低下および耐失透性低下が起こりやすくなる。一方、CaO量が多すぎると、熱膨張係数の増加が起こりやすくなる。これらの理由から、CaOの含有率は、0〜20%が好ましく、0〜18%が好ましい。なお、より軽量化を図るためにSrO+BaOを3%未満しか含まないガラス基板においては、CgOの含有率は、3.6〜16%がより好ましく、4〜16%がさらに好ましく、6〜16%がさらに好ましく、7%を超えて16%以下がさらに好ましく、8〜13%がさらに好ましく、9〜12%がさらに好ましい。他方、SrO+BaOを3%以上含有するガラス基板においては、CaOの含有率は、0〜10%がさらに好ましく、0〜5%がさらに好ましく、0〜3%がさらに好ましい。

(SrO) 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、必須成分ではないが、含有させると耐失透性向上および熔解性向上が実現できるので、含まれていてもよい。しかし、SrO量が多すぎると、密度が上昇してしまう。したがって、密度を低下させたい場合には、実質的にSrOを含有させないことが好ましい。したがって、本実施形態のガラス基板では、SrOの含有率は0〜10%が好ましく、0〜8%がより好ましい。なお、より軽量化を図るためには、SrOの含有率は、3%未満が好ましく、2%以下がより好ましく、1%以下がさらに好ましく、0.5%以下がさらに好ましく、SrOが実質的に含まれないことがさらに好ましい。言い換えると、SrOの含有率は0〜3未満%(0%以上3%未満)が好ましく、0〜2%がより好ましく、0〜1%がさらに好ましく、0〜0.5%がさらに好ましく、SrOが実質的に含まれないことがさらに好ましい。他方、熔解性を向上させたい場合には、SrOの含有率は、1〜8%がさらに好ましく、3〜8%がさらに好ましい。

(BaO) BaOは、耐失透性および熔解性を向上させる成分である。また、BaOを含有させることにより、熱膨張係数が増大すると共に密度が過度に増加してしまう。したがって、本実施形態のガラス基板では、BaOの含有率は0〜10%が好ましく、0〜5%がより好ましく、0〜2%がさらに好ましく、0〜1%がさらに好ましい。なお、環境負荷の問題があるため、BaOが実質的に含まれないことがさらに好ましい。

(Li₂O、Na₂O) Li₂OおよびNa₂Oは、熔解性を向上させる成分であるが、ガラスの熱膨張係数を大きくして、ディスプレイ製造における熱処理時に基板を破損したり、ガラスのTgおよび歪点を大きく低下させて、過度に耐熱性を低下させる成分である。したがって、本実施形態のガラス基板では、Li₂OおよびNa₂Oの含有率は0〜0.3%が好ましく、0〜0.2%がより好ましく、0〜0.1%がさらに好ましく、Li₂OおよびNa₂Oが実質的に含有されないことがさらに好ましい。

(K₂O) K₂Oは、ガラスの塩基性度を高め、清澄性を発揮させる成分である。また、K₂Oは、熔解性を向上させ、さらにガラス融液の比抵抗を低下させる成分である。したがって、K₂Oは、必須成分ではないが、含有させるとガラス融液の比抵抗低下および清澄性向上を実現できる。しかし、K₂O量が多すぎると、熱膨張係数が増大したり、Tgおよび歪点が大きく低下して耐熱性が過度に低下する場合がある。そのため、本実施形態のガラス基板では、K₂Oの含有率は0〜0.8%が好ましく、0.01〜0.5%がより好ましく、0.1〜0.3%がさらに好ましい。

(ZrO₂、TiO₂) ZrO₂およびTiO₂は、ガラスの化学的耐久性と、Tgおよび歪点とを上昇させる成分である。ZrO₂およびTiO₂は、必須成分ではないが、含有させることでTgおよび歪点の上昇と、耐酸性向上とを実現できる。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、冷却過程でZrO₂の結晶を析出する場合があり、これが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ことがある。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。以上の理由から、本実施形態のガラス基板では、ZrO₂およびTiO₂の含有率は、それぞれ、0〜5%が好ましく、0〜3%がより好ましく、0〜2%がさらに好ましく、0〜1%がさらに好ましく、0.5%未満がさらに好ましい。さらに好ましくは、本実施形態のガラス基板が、ZrO₂およびTiO₂を実質的に含有しないことである。

(ZnO) ZnOは、耐BHF性および熔解性を向上させる成分であるので含まれていてもよいが、必須成分ではない。しかし、ZnO量が多くなりすぎると、失透温度上昇、Tgおよび歪点の低下、および密度上昇が起こる場合がある。そのため、本実施形態のガラス基板では、ZnOの含有率は、5%以下が好ましく、3%以下がより好ましく、2%以下がさらに好ましく、1%以下がさらに好ましい。さらに好ましくは、本実施形態のガラス基板が、ZnOを実質的に含有しないことである。言い換えると、ZnOの含有率は、0〜5%が好ましく、0〜3%がより好ましく、0〜2%がさらに好ましく、0〜1%がさらに好ましい。さらに好ましくは、本実施形態のガラス基板が、ZnOを実質的に含有しないことである。

(P₂O₅) P₂O₅は、熔融温度を低下させ、熔解性を向上させる成分であるので含まれていてもよいが、必須成分ではない。しかし、P₂O₅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、Tgおよび歪点が低下すると共に、耐酸性が著しく悪化したり、乳白が生じやすくなったりする。そのため、本実施形態のガラス基板では、P₂O₅の含有率は、3%以下が好ましく、1%以下がより好ましく、0.5%以下がさらに好ましい。さらに好ましくは、本実施形態のガラス基板が、P₂O₅を実質的に含有しないことである。言い換えると、P₂O₅の含有率は、0〜3%が好ましく、0〜1%がより好ましく、0〜0.5%がさらに好ましい。さらに好ましくは、本実施形態のガラス基板が、P₂O₅を実質的に含有しないことである。

(清澄剤) 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。例えば、Sn、Fe、Ce、Tb、Mo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。清澄剤が少なすぎると、泡品質が悪化する。したがって、清澄剤の添加量は、清澄剤の種類やガラスの組成にもよるが、例えば、0.01〜1%、好ましくは0.05〜1%、好ましくは0.05〜0.5%、より好ましくは0.05〜0.3%、さらに好ましくは0.05〜0.2%の範囲とすることが適当である。清澄剤としては、SnO₂が好適である。しかし、SnO₂、は、ガラスの耐失透性を低下させる成分である。そのため、例えば清澄剤としてSnO₂が用いられる場合は、SnO₂の含有率は0.01〜0.3%が好ましく、0.03〜0.2%がより好ましく、0.05〜0.15%がさらに好ましい。

(Fe₂O₃) Fe₂O₃は、清澄剤としての働きの他に、ガラス融液の高温域での粘性を低下させ、比抵抗を低下させる働きを行う成分である。Fe₂O₃は必須成分ではないが、熔融温度が高く、熔解が困難なガラスにおいては、熔融温度や比抵抗を低下させるために含有させることが好ましい。Fe₂O₃量が多くなりすぎると、ガラスが着色して透過率が低下する場合がある。そのため、本実施形態のガラス基板では、Fe₂O₃の含有率は0〜0.1%が好ましく、0〜0.08%がより好ましく、0.001〜0.05%がさらに好ましく、0.005〜0.03%がさらに好ましい。ここで、熔融温度が高いガラスにおいては、熔解工程の温度が高くなるので、Fe₂O₃の清澄剤としての効果は低下しやすい。そのため、清澄剤としてFe₂O₃を単独で用いると清澄性が低下し、ガラス基板の泡品質が悪化する場合があるので、SnO₂と併用して用いることが好ましい。

本実施形態のガラス基板は、環境負荷の問題から、Sb₂O₃の含有率が0〜0.5%であることが好ましく、0〜0.3%であることがより好ましく、0〜0.1%であることがさらに好ましく、0〜0.03%であることが一層好ましく、Sb₂O₃を実質的に含有しないことがより一層好ましい。

(含有されないことが好ましい成分) As₂O₃、Sb₂O₃、PbOおよびFは、環境負荷の問題により、実質的に含有されないことがより好ましい。

また、本実施形態のガラス基板に含まれる成分の複合パラメータは、以下のとおりである。

((SiO₂+Al₂O₃)/(B₂O₃)) 本実施形態のガラス基板を構成するガラスでは、(SiO₂+Al₂O₃)/(B₂O₃)=7.5〜17であり、8〜17であることが好ましく、8.45〜17.0の関係が満たされることがより好ましい。この関係を満たすことによって得られる効果は、上述のとおりである。なお、より軽量化を図るためにSrO+BaOを3%未満しか含まないガラスにおいては、その効果をより確実に得るために、(SiO₂+Al₂O₃)/(B₂O₃)は8.5〜15.0が好ましく、9.5〜14.0がより好ましく、10.0〜13.0がさらに好ましく、10.0〜12.5がさらに好ましい。さらに、失透温度の上昇防止と十分なエッチング速度を実現するためには、(SiO₂+Al₂O₃)/(B₂O₃)は8〜15が好ましく、8〜13がより好ましく、8〜11がさらに好ましく、8〜10がさらに好ましい。他方、SrO+BaOを3%以上含有するガラスにおいては、(SiO₂+Al₂O₃)/(B₂O₃)は、9.5〜17.0%がさらに好ましく、10.0〜17.0%がさらに好ましい。

(アルカリ土類金属酸化物(RO:MgO+CaO+SrO+BaO)) ROは、熔解性を向上させる成分である。RO量が少なすぎると、熔解性が悪化する場合がある。しかし、RO量が多すぎると、Tgおよび歪点の低下、密度上昇、ヤング率低下および熱膨張係数の増加が起こる場合がある。したがって、本実施形態のガラス基板を構成するガラスでは、ROの含有率は3〜25%が好ましく、4〜20%がより好ましい。なお、より軽量化を図るためにSrO+BaOを3%未満しか含まないガラスにおいては、ROの含有率は、5%以上14%未満がさらに好ましく、6〜14%がさらに好ましく、8〜13%がさらに好ましく、9〜12%がさらに好ましい。他方、SrO+BaOを3%以上含有するガラスにおいては、ROの含有率は、5%以上18%未満がさらに好ましく、8〜17%がさらに好ましい。

(CaO/RO) より軽量化を図るためにSrO+BaOを3%未満しか含まないガラスにおいては、CaO/ROは、0.5以上が好ましく、0.7以上がより好ましく、0.85を超えることがさらに好ましく、0.88以上がさらに好ましく、0.90以上がさらに好ましく、0.92以上がさらに好ましく、0.95以上がさらに好ましい。言い換えると、CaO/ROは、0.5〜1が好ましく、0.7〜1がより好ましく、0.85超〜1がさらに好ましく、0.88〜1がさらに好ましく、0.90〜1がさらに好ましく、0.92〜1がさらに好ましく、0.95〜1がさらに好ましい。CaO/ROをこのような範囲とすることで、耐失透性と熔解性と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。また、原料として、複数のアルカリ土類金属酸化物を含有させるよりもCaOのみを含有させた方が、Tgおよび歪点を上昇させることができる。なお、アルカリ土類金属酸化物としてCaOのみを原料として含有させた場合でも、得られるガラスには、他のアルカリ土類金属酸化物が不純物として含まれる場合がある。アルカリ土類金属酸化物としてCaOのみを原料として含有させた場合、得られるガラスのCaO/ROの値は、例えば0.98〜1程度である。また、CaOは原料が安価であり、入手が容易であるという点でも、好ましい成分である。

(SiO₂−(Al₂O₃/2)) SiO₂−(Al₂O₃/2)の値が小さすぎると、エッチング速度は向上するものの、耐失透性が低下する場合がある。一方、この値が大きすぎると、エッチング速度が低下する場合がある。したがって、本実施形態のガラス基板を構成するガラスは、SiO₂−(Al₂O₃/2)は69以下が好ましく、50〜68がより好ましく、55〜65がさらに好ましく、57〜63が一層好ましく、58〜62がより一層好ましい。

また、生産性よくガラス基板のエッチング(スリミング)を行うために、エッチング速度が50μm/h以上であることが好ましい。一方、過度にエッチング速度が高いと、パネル作製工程での薬液との反応で不都合が生じる虞があるため、ガラス基板を構成するガラスのエッチング速度は160μm/h以下であることが好ましい。エッチング速度は好ましくは60〜140μm/h、より好ましくは70〜120μm/hである。本発明においては、上記エッチング速度は以下の条件で測定したものと定義する。

エッチング速度(μm/h)は、HFの割合が1mol/kg、HClの割合が濃度5mol/kgの混酸である40℃のエッチング液にガラス基板を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。

(SiO₂+Al₂O₃) SiO₂+Al₂O₃が少なすぎると、Tgおよび歪点が低下しやすくなる。一方、SiO₂+Al₂O₃が多すぎると、耐失透性が悪化しやすくなる。したがって、本実施形態のガラス基板を構成するガラスでは、SiO₂+Al₂O₃は70%以上であることが好ましく、75%以上が好ましく、76〜88%がより好ましい。なお、より軽量化を図るためにSrO+BaOを3%未満しか含まないガラスにおいては、SiO₂+Al₂O₃は、78〜88%がより好ましく、79〜85%がさらに好ましく、80〜84%がさらに好ましい。さらに、失透温度の上昇を防止するためには、76〜85%がより好ましく、76〜83%がさらに好ましく、78〜82%がさらに好ましい。他方、SrO+BaOを3%以上含有するガラスにおいては、SiO₂+Al₂O₃は、76〜86%がより好ましく、77〜83%がさらに好ましい。

(Al₂O₃/SiO₂) Al₂O₃/SiO₂が0.35を超えると、耐失透性が悪化しやすくなる。他方、Al₂O₃/SiO₂が0.05以下となるとTgおよび歪点を十分に上昇させることができない。したがって、本実施形態では、Al₂O₃/SiO₂が0.05〜0.35であり、0.07〜0.30であることが好ましく、0.10〜0.25であることがさらに好ましい。

(B₂O₃+P₂O₅) B₂O₃+P₂O₅が少なすぎると、熔解性が低下しやすくなる。一方、B₂O₃+P₂O₅が多すぎると、ガラス熔解時のB₂O₃+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。さらに、Tgおよび歪点が低下しやすくなる。したがって、本実施形態のガラス基板を構成するガラスでは、B₂O₃+P₂O₅は3〜15%が好ましく、3〜10%がより好ましい。なお、より軽量化を図るためにSrO+BaOを3%未満しか含まないガラスにおいては、B₂O₃+P₂O₅は、3%以上9.5%未満がさらに好ましく、4%以上8.9%未満がさらに好ましく、5〜8.5%がさらに好ましく、6〜8%がさらに好ましい。さらに、耐失透性を向上させるには、5〜13%がより好ましく、5〜12%がさらに好ましく、6〜10未満%(6%以上10%未満)がさらに好ましい。他方、SrO+BaOを3%以上含有するガラスにおいては、B₂O₃+P₂O₅は、3〜9%がさらに好ましく、4〜8%がさらに好ましい。

(CaO/B₂O₃) なお、より軽量化を図るためにSrO+BaOを3%未満しか含まないガラスにおいては、CaO/B₂O₃が小さすぎると、Tgおよび歪点が低下しやすくなる。一方、CaO/B₂O₃が大きすぎると、熔解性が悪化しやすくなる。したがって、本実施形態では、CaO/B₂O₃は、0.5以上が好ましく、0.7以上がより好ましく、0.9以上がより好ましく、1.2を超えることがさらに好ましく、1.2を超えて5以下がさらに好ましく、1.2を超えて3以下がさらに好ましく、1.3以上2.5以下がさらに好ましく、1.3以上2以下がさらに好ましい。さらに、熔解性を向上させるには、0.5〜5が好ましく、0.9〜3がより好ましく、1を超えて2.5以下がさらに好ましく、1を超えて2以下がさらに好ましく、1.2を超えて2以下がさらに好ましく、1.2を超えて1.5以下がさらに好ましい。

(SrO+BaO) SrOおよび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。これらの成分は必須ではないが、含有させると、耐失透性向上および熔解性向上を実現できる。しかし、これらの成分の量が多すぎると、密度が上昇してしまう。したがって、密度を低下させ、軽量化を図りがたくなる。また、熱膨張係数が増加する場合もある。したがって、本実施形態のガラス基板を構成するガラスでは、SrO+BaOは10%以下が好ましい。なお、より軽量化を図るためには、5%以下がより好ましく、3%未満がさらに好ましく、2%未満がさらに好ましい。さらに好ましくは、本実施形態のガラス基板を構成するガラスがSrOおよびBaOを実質的に含有しないことである。言い換えると、SrO+BaOは0〜10%が好ましく、より軽量化を図るためには、0〜5%がより好ましく、0〜3未満%(0%以上3%未満)がさらに好ましく、0〜2未満%(0%以上2%未満)がさらに好ましく、0〜1未満%(0%以上1%未満)がさらに好ましく、0〜0.5未満%(0%以上0.5%未満)が一層好ましい。さらに好ましくは、本実施形態のガラス基板を構成するガラスがSrOおよびBaOを実質的に含有しないことである。

(RO+ZnO+B₂O₃) RO+ZnO+B₂O₃が少なすぎると、高温域の粘性が高くなり、清澄性およびガラスの熔解性が低下しやすくなる。一方、RO+ZnO+B₂O₃が多すぎると、Tgおよび歪点が低下しやすくなる。したがって、本実施形態のガラス基板を構成するガラスでは、RO+ZnO+B₂O₃が7〜30%が好ましく、10〜27%がより好ましい。なお、より軽量化を図るためにSrO+BaOを3%未満しか含まないガラスにおいては、RO+ZnO+B₂O₃は、12〜22%がさらに好ましく、14〜21%がさらに好ましく、16〜20%がさらに好ましい。さらに、熔解性を向上させるためには、RO+ZnO+B₂O₃は、12〜27%がさらに好ましく、14〜25%がさらに好ましく、17〜23%がさらに好ましい。他方、SrO+BaOを3%以上含有するガラスにおいては、RO+ZnO+B₂O₃は、13〜27%がより好ましく、15〜25%がさらに好ましい。

(アルカリ金属酸化物(R₂O:Li₂O+Na₂O+K₂O)) R₂O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、R₂Oは、ガラスの熔解性向上および比抵抗低下を実現しやすくする成分であるので、含まれていてもよい。R₂Oは必須成分ではないが、含有させると、比抵抗低下、清澄性向上および熔解性向上を実現できる。しかし、R₂O量が多すぎると、Tgおよび歪点が過度に低下し、さらに、熱膨張係数が増大する場合もある。したがって、本実施形態のガラス基板を構成するガラスでは、R₂Oは0〜0.8%が好ましく、0.01〜0.5%がより好ましく、0.1〜0.3%がさらに好ましい。

(K₂O/R₂O) K₂Oは、Li₂Oおよび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、K₂Oをより高い比率で含有させることが好ましい。K₂Oは、Li₂Oよりも高い比率で含有される(K₂O>Li₂Oを満たす)ことが好ましい。K₂Oは、Na₂Oよりも高い比率で含有される(K₂O>Na₂Oを満たす)ことが好ましい。K₂O/R₂Oは、0.5以上が好ましく、0.6以上が好ましく、0.7以上がより好ましく、0.8以上がさらに好ましく、0.95以上がさらに好ましい。言い換えると、K₂O/R₂Oは、0.5〜1が好ましく、0.6〜1が好ましく、0.7〜1がより好ましく、0.8〜1がさらに好ましく、0.95〜1がさらに好ましい。

本実施形態のガラス基板を構成するガラスは、上記各成分を適宜組み合わせることによって実現することができるので、成分の組み合わせは限定されないが、一例として、以下のような組み合わせを挙げることができる: SiO₂ 65〜78% Al₂O₃ 3〜20% B₂O₃ 3〜15% MgO 0〜2未満%(0%以上2%未満) CaO 3.6〜16% SrO 0〜2% BaO 0〜1未満%(0%以上1%未満)、 を含有し、 かつ、 B₂O₃、P₂O₅およびCaOのモル%で示す含有率が、B₂O₃+P₂O₅=3〜15%、および、CaO/B₂O₃>1.2の関係を満たす。

あるいは、一例として、以下のような組み合わせも挙げることができる: SiO₂ 65〜78% Al₂O₃ 3〜20% B₂O₃ 3〜9.5% MgO 0〜2未満%(0%以上2%未満) CaO 3.6〜16% SrO 0〜2% が含有され、 BaOが実質的に含有されず、かつ、 B₂O₃、P₂O₅およびCaOのモル%で示す含有率が、 B₂O₃+P₂O₅=3〜9.5%、および CaO/B₂O₃>1.2の関係を満たす。

本実施形態のガラス基板は、ディスプレイ用基板である。本実施形態のガラス基板は、具体的には、p−Si・TFTが形成されるフラットパネルディスプレイ用のガラス基板に好適である。また、本実施形態のガラス基板は、液晶ディスプレイ用ガラス基板および有機ELディスプレイ用ガラス基板に好適である。特に、p−Si・TFT液晶ディスプレイ用ガラス基板および有機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。あるいは、本実施形態のガラス基板は、酸化物半導体薄膜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。さらに詳細には、本実施形態のガラス基板は、基板表面に酸化物半導体薄膜・TFTを形成して製造されるフラットパネルディスプレイに用いられるガラス基板に好適である。

本実施形態のガラス基板の大きさは、適用されるディスプレイのサイズに応じて適宜変更可能であるので、特に限定されない。幅方向の長さは、例えば500mm〜3500mmとでき、1000mm〜3500mmが好ましく、2000mm〜3500mmがより好ましい。縦方向の長さは、例えば500mm〜3500mmとでき、1000mm〜3500mmが好ましく、2000mm〜3500mmがより好ましい。より大きいガラス基板を使用するほど、液晶ディスプレイや有機ELディスプレイの生産性が向上する。

本実施形態のガラス基板の厚さは、適用されるディスプレイのサイズに応じて適宜変更可能であるので、特に限定されない。しかし、ガラス基板が薄すぎると、ガラス基板自体の強度が低下する。例えば、液晶ディスプレイ製造時の破損が生じやすくなる。一方、ガラス基板が厚すぎることは、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、ガラス基板が厚すぎるとガラス基板の重量が重くなるため、液晶ディスプレイの軽量化が困難となる。したがって、本実施形態のガラス基板の厚さは、0.1mm〜1.1mmが好ましく、0.1mm〜0.7mmがより好ましく、0.3〜0.7mmがさらに好ましく、0.3〜0.5mmがさらに好ましい。

本実施形態のガラス基板は、ガラス原料を熔融して熔融ガラスを生成する熔解工程と、前記熔融ガラスをガラス板へと成形する成形工程と、前記ガラス板を徐冷する徐冷工程と、を含む方法によって製造できる。なお、前記ガラス板では、熱収縮率が75ppm以下、好ましくは60ppm以下である。また、前記ガラス基板を構成するガラスは、失透温度が1250℃以下であり、かつ、モル%でSiO₂:55〜80%、Al₂O₃:3〜20%、B₂O₃:3〜15%、RO(MgO、CaO、SrO、BaOの合量):3〜25%をガラス組成として含有し、SiO₂、Al₂O₃およびB₂O₃のモル%で表す含有率が、(SiO₂+Al₂O₃)/(B₂O₃)=7.5〜17、好ましくは8.45〜17.0の関係を満たす。この時、ガラスの歪点は665℃以上であることが好ましい。

本実施形態のガラス基板は、公知のガラス基板の製造方法を使用して製造できる。成形方法も、公知の方法が使用できるが、フロート法あるいはダウンドロー法を使用することが好ましく、特にオーバーフローダウンドロー法を使用することが好ましい。ダウンドロー法によって成形されたガラス基板は、その主表面が熱間成形された表面であるために、極めて高い平滑性を有している。したがって、成形後のガラス基板表面の研磨工程が不要となるので、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されたガラス基板の両主表面は均一な組成を有しているので、エッチング処理を行った際に、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、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。その結果、ガラス基板自体の強度も向上させることができる。

熱収縮率が75ppm以下、好ましくは60ppm以下のガラス基板を製造するために、徐冷時の条件を適宜調整することが望ましい。例えば、ダウンドロー法を使用する場合は、ガラス板の温度を、TgからTg−100℃までの温度範囲内で20〜120秒維持するように、徐冷を行うことが望ましい。言い換えると、ダウンドロー法を使用する場合は、ガラス板が、TgからTg−100℃までの温度範囲を20〜120秒で冷却されるように、徐冷を行うことが望ましい。20秒未満であると、熱収縮量を十分低減することができない場合がある。一方、120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。したがって、コストおよび生産性を維持しつつ、熱収縮率を低下させるためには、ガラス板の温度を、TgからTg−100℃までの温度範囲内で20〜120秒維持するように徐冷を行うことが好ましく、30〜120秒維持することがより好ましく、50〜100秒維持することがさらに好ましい。言い換えると、ガラス板が、TgからTg−100℃までの温度範囲を、20〜120秒で冷却されるように徐冷を行うことが好ましく、30〜120秒で冷却されることがより好ましく、50〜100秒で冷却されることがさらに好ましい。あるいは、ガラス板の中央部の平均冷却速度を、TgからTg−100℃の温度範囲内において、50〜300℃/分とするように徐冷を行うことが好ましい。平均冷却速度が、300℃/分を超えると、熱収縮量を十分低減することができない場合がある。一方、50℃/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。したがって、コストおよび生産性を維持しつつ、熱収縮率を低下させるための平均冷却速度の好ましい範囲は、50〜300℃/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。他方、徐冷工程後に熱収縮低減処理(オフラインアニール)工程を別途設けることで、熱収縮率を小さくすることもできる。しかし、徐冷工程とは別にオフラインアニール工程を設けると、生産性が低下し、コストが高騰してしまうという問題点がある。そのため、上述したように、徐冷工程においてガラス板の冷却速度を制御するという熱収縮低減処理(オンラインアニール)を施すことによって、熱収縮率を所定範囲内におさめることがより好ましい。

また、ガラスの水分量を示すβ−OH値は、その値が小さいほどTgおよび歪点が高くなる傾向にある。他方、β−OH値が大きいほど、熔融温度を低下させる傾向にある。Tgおよび歪点の上昇と熔解性の向上を両立するために、β−OH値は、0.05〜0.40mm^-1とすることが好ましく、0.10〜0.35mm^-1がより好ましく、0.10〜0.30mm^-1がさらに好ましく、0.10〜0.25mm^-1がさらに好ましい。β−OH値は、原料の選択により調整することができる。例えば、含水量の高い原料(例えば水酸化物原料)を選択したり、塩化物等のガラス中の水分量を減少させる原料の含有量を調整したりすることで、β−OH値を増減させることができる。また、ガラス熔解に用いるガス燃焼加熱(酸素燃焼加熱)と電気加熱(直接通電加熱)の比率を調整することでβ−OH値を調整することができる。さらに、炉内雰囲気中の水分量を増加させたり、熔解時に熔融ガラスに対して水蒸気をバブリングしたりすることで、β−OH値を増加させることができる。なお、ガラスのβ−OH値は、ガラスの赤外線吸収スペクトルにおいて次式によって求められる。 β−OH値=(1/X)log10(T1/T2) X :ガラス肉厚(mm) T1:参照波長2600nmにおける透過率(%) T2:水酸基吸収波長2800nm付近における最小透過率(%)

上記開示内容から得られる本実施形態のフラットパネルディスプレイ用ガラス基板として、例えば以下の第1〜第4のガラス基板を挙げることができる。また、上記内容から得られる本実施形態のガラス基板の製造方法として、例えば以下の第1〜第4の製造方法を挙げることができる。

第1のフラットパネルディスプレイ用ガラス基板として、 モル%表示で、 SiO₂ 55〜80% Al₂O₃ 3〜20% B₂O₃ 3〜15% RO(MgO、CaO、SrO、BaOの合量) 3〜25% を含有し、 SiO₂、Al₂O₃およびB₂O₃のモル%で表す含有率が、(SiO₂+Al₂O₃)/(B₂O₃)=7.5〜17の関係を満たし、 歪点が665℃以上であり、かつ、 失透温度が1250℃以下であるガラスから構成され、 熱収縮率が75ppm以下である、 ガラス基板が挙げられる。

第2のフラットパネルディスプレイ用ガラス基板として、 モル%表示で、 SiO₂ 55〜80% Al₂O₃ 3〜20% B₂O₃ 3〜15% RO(MgO、CaO、SrO、BaOの合量) 3〜25% を含有し、 SiO₂、Al₂O₃およびB₂O₃のモル%で表す含有率が、(SiO₂+Al₂O₃)/(B₂O₃)=8.45〜17.0の関係を満たし、かつ、 失透温度が1250℃以下のガラスから構成され、 熱収縮率が60ppm以下である、 ガラス基板が挙げられる。

第3のフラットパネルディスプレイ用ガラス基板として、 モル%表示で、 SiO₂ 65〜78% Al₂O₃ 3〜20% B₂O₃ 3〜15% MgO 0〜2未満% CaO 3.6〜16% SrO 0〜2% BaO 0〜1未満%、 を含有し、 B₂O₃、P₂O₅およびCaOのモル%で示す含有率が、B₂O₃+P₂O₅=3〜15%、および、CaO/B₂O₃>1.2の関係を満たし、 歪点が665℃以上であり、かつ、 失透温度が1250℃以下であるガラスから構成される、 ガラス基板が挙げられる。

第4のフラットパネルディスプレイ用ガラス基板として、 モル%表示で、 SiO₂ 65〜78% Al₂O₃ 3〜20% B₂O₃ 3〜9.5% MgO 0〜2未満% CaO 3.6〜16% SrO 0〜2% を含有し、 BaOを実質的に含有せず、 B₂O₃、P₂O₅およびCaOのモル%で示す含有率が、B₂O₃+P₂O₅=3〜9.5%、およびCaO/B₂O₃>1.2の関係を満たし、かつ、 失透温度が1250℃以下であるガラスから構成される、 ガラス基板が挙げられる。

前記第1〜第4のフラットパネルディスプレイ用ガラス基板は、p−Si・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。特に、前記第1〜第4のフラットパネルディスプレイ用ガラス基板は、p−Si・TFTが形成される液晶ディスプレイ用ガラス基板に好適である。あるいは、前記第1〜第4のフラットパネルディスプレイ用ガラス基板は、有機ELディスプレイ用ガラス基板にも好適である。あるいは、前記第1〜第4のフラットパネルディスプレイ用ガラス基板は、酸化物半導体薄膜トランジスタが形成されるディスプレイ用ガラス基板にも好適である。

フラットパネルディスプレイ用ガラス基板の第1の製造方法として、 モル%でSiO₂が55〜80%、Al₂O₃が3〜20%、B₂O₃が3〜15%、RO(MgO、CaO、SrO、BaOの合量)が3〜25%であり、SiO₂、Al₂O₃およびB₂O₃のモル%で表す含有率が(SiO₂+Al₂O₃)/(B₂O₃)=7.5〜17.0の関係を満たし、歪点が665℃以上であり、かつ、失透温度が1250℃以下のガラスとなるように調合したガラス原料を熔融して、熔融ガラスを生成する熔融工程と、 前記熔融ガラスをガラス板へと成形する成形工程と、 前記ガラス板を徐冷する徐冷工程と、を含み、 前記ガラス板の熱収縮率が75ppm以下である、 製造方法が挙げられる。

フラットパネルディスプレイ用ガラス基板の第2の製造方法として、 モル%でSiO₂が55〜80%、Al₂O₃が3〜20%、B₂O₃が3〜15%、RO(MgO、CaO、SrO、BaOの合量)が3〜25%であり、SiO₂、Al₂O₃およびB₂O₃のモル%で表す含有率が(SiO₂+Al₂O₃)/(B₂O₃)=8.45〜17.0の関係を満たし、かつ、失透温度が1250℃以下のガラスとなるように調合したガラス原料を熔融して、熔融ガラスを生成する熔融工程と、 前記熔融ガラスをガラス板へと成形する成形工程と、 前記ガラス板を徐冷する徐冷工程と、を含み、 前記ガラス板の熱収縮率が60ppm以下である、 製造方法が挙げられる。

フラットパネルディスプレイ用ガラス基板の第3の製造方法として、 モル%でSiO₂が65〜78%、Al₂O₃が3〜20%、B₂O₃が3〜15%、MgOが0〜2未満%、CaOが3.6〜16%、SrOが0〜2%、BaOが0〜1未満%であり、B₂O₃、P₂O₅およびCaOのモル%で示す含有率がB₂O₃+P₂O₅=3〜15%、および、CaO/B₂O₃>1.2の関係を満たし、歪点が665℃以上であり、かつ、失透温度が1250℃以下のガラスとなるように調合したガラス原料を熔融して、熔融ガラスを生成する熔融工程と、 前記熔融ガラスをガラス板へと成形する成形工程と、 前記ガラス板を徐冷する徐冷工程と、 を含む製造方法が挙げられる。

フラットパネルディスプレイ用ガラス基板の第4の製造方法として、 モル%表示でSiO₂が65〜78%、Al₂O₃が3〜20%、B₂O₃が3〜9.5%、MgOが0〜2未満%、CaOが3.6〜16%、SrOが0〜2%であり、BaOを実質的に含有せず、B₂O₃、P₂O₅およびCaOのモル%で示す含有率がB₂O₃+P₂O₅=3〜9.5%、および、CaO/B₂O₃>1.2の関係を満たし、かつ、失透温度が1250℃以下のガラスとなるように調合したガラス原料を熔融して、熔融ガラスを生成する熔融工程と、 前記熔融ガラスをガラス板へと成形する成形工程と、 前記ガラス板を徐冷する徐冷工程と、 を含む製造方法が挙げられる。

前記フラットパネルディスプレイ用ガラス基板の第1〜第4の製造方法における前記徐冷工程において、ガラス板の冷却速度を制御して熱収縮率を低減させる熱収縮低減処理を施すことが好ましい。また、前記徐冷工程において、ガラス板の中央部の平均冷却速度を、TgからTg−100℃の温度範囲内において、50〜300℃/分とする熱収縮低減処理を施すことがより好ましい。

次に、本発明のガラス基板について、実施例を挙げて詳細に説明する。なお、本発明は以下の例によって限定されるものではない。

<第1のガラス基板> 第1のガラス基板について、実施例を挙げて説明する。なお、第1のガラス基板とは、 モル%表示で、 SiO₂ 55〜80% Al₂O₃ 3〜20% B₂O₃ 3〜15% RO(MgO、CaO、SrO、BaOの合量) 3〜25% を含有し、 SiO₂、Al₂O₃およびB₂O₃のモル%で表す含有率が、(SiO₂+Al₂O₃)/(B₂O₃)=7.5〜17の関係を満たし、 歪点が665℃以上であり、かつ、 失透温度が1250℃以下であるガラスから構成され、 熱収縮率が75ppm以下である、 ガラス基板である。

(実施例1−1〜1−24および比較例1−1〜1−6) 表1−1および1−2に示すガラス組成になるように、実施例1−1〜1−24および比較例1−1〜1−6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、熔融温度(粘度が10^2.5dPa・sの時のガラス温度)、液相粘度、および1550℃における比抵抗を測定した。

(試料ガラスの作製) まず、表1−1および1−2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、炭酸ストロンチウム、二酸化スズおよび三酸化二鉄を用いて、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。

前記調合したバッチを、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1575℃に設定した電気炉で4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、2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。このガラス体に対し、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、熔融温度、比抵抗、密度、熱膨張係数、Tgおよび歪点)の測定に用いた。

また、上記試料ガラスを切断、研削および研磨加工を施して、上下面が鏡面である30mm×40mm×0.7mmの試料ガラス基板を作製した。前記試料ガラス基板は、徐冷条件に影響されない、β−OHの測定に用いた。

さらに、前記試料ガラス基板に通常のガラス加工技術を用い、幅5mm、長さ20mmの直方体とし、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基板とした。

(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、実施例1−1〜1−6、1−8〜1−24および比較例1−1、1−3〜1−5については1080〜1320℃、実施例1−7、比較例1−2および1−6については1140〜1380℃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。

(熔融温度) 前記試料ガラスの熔融温度は、白金球引き上げ式自動粘度測定装置を用いて測定した。前記測定結果より、粘度10^2.5dPa・sの時の温度を算出し、熔融温度を得た。

(液相粘度) 前記熔融温度の測定結果より、前記失透温度での粘性を算出し、液相粘度を得た。

(比抵抗) 前記試料ガラスの熔融時の比抵抗を、HP社製 4192A LF インピーダンス・アナライザーを用いて、四端子法にて測定した。前記測定結果より、1550℃での比抵抗値を算出した。

(100〜300℃の範囲における平均熱膨張係数および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℃/min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を測定した。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。

(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。

(密度) 前記試料ガラスを、鏡面研磨して5×30×30mmの板状サンプルを作製した。このサンプルを用いて、アルキメデス法によってガラスの密度を測定した。

(熱収縮率) 熱収縮率は、前記熱収縮測定用試料ガラス基板に対して550℃で2時間の熱処理を施し、熱処理後のガラス基板の収縮量を用いて、以下の式にて求めた。 熱収縮率(ppm) ={熱処理後のガラス基板の収縮量/熱処理前のガラス基板の長さ}×10⁶

本実施例では、具体的に、以下の方法によって収縮量の測定を行った。

前記熱収縮用試料ガラスについて、示差熱膨張計(理学株式会社製サーモフレックスTMA8140型)を用い、室温から550℃まで昇温し、2時間保持した後、室温まで冷却し、熱処理前後での試料ガラスの収縮量を測定した。この時の、昇降温速度は10℃/minに設定した。

(エッチング速度) ガラス基板を、HFの割合が1mol/kg、HClの割合が5mol/kgの混酸の40℃のエッチング液に1時間浸漬した。その後、ガラス基板の一方の表面の厚み減少量(μm)を測定した。単位時間(1時間)当たりの減少量(μm)としてエッチング速度(μm/h)を求めた。

実施例1−1〜1−24で得られたガラス基板は、720℃以上のTgを有し、さらに、熱収縮率および失透温度も本発明の第1のガラス基板の条件を満たしていた。さらに、実施例1−1〜1−24のガラスは、1680℃以下の熔融温度も有しており、良好な熔解性も実現されていた。したがって、実施例1−1〜1−24で得られたガラス基板は、p−Si・TFTが適用されるディスプレイにも用いることが可能な、優れた特性を備えたガラス基板であるといえる。一方、比較例1−1〜1−6で得られたガラスは、熱収縮率または失透温度が本発明の第1のガラス基板の条件を満たしていなかった。さらに比較例2のガラスについては、熔融温度が1680℃を超えており、良好な熔解性も得られなかった。このように、比較例1−1〜1−6で得られたガラス基板は、p−Si・TFTが適用されるディスプレイには適していなかった。

(実施例1−25) 実施例1−4に示す組成となるよう調合したガラス原料を、耐火煉瓦製の熔解槽と白金合金製の清澄槽(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℃/分の平均速度で冷却を行い、液晶ディスプレイ用(または有機ELディスプレイ用)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、基板状では測定出来ない特性(密度、歪点、膨張係数およびTg)に関しては、前記試料作製方法に準じて、前記ガラス基板を再熔融し、試料ガラスを作製して、特性を測定した。

上記のように得られた実施例1−25のガラス基板の熔融温度は1610℃、β−OH値は0.20mm^-1で、Tgは754℃、歪点は697℃、熱収縮率は51ppmであり、他の特性は実施例1−4と同等であった。このように、実施例1−25のガラス基板は、720℃以上のTgと、1680℃以下の熔融温度とを有しており、高いTgおよび歪点と、良好な熔解性とが実現されていた。さらに、熱収縮率および失透温度も、本発明の第1のガラス基板の条件を満たしていた。なお、実施例1−25のガラス基板は、実施例1−4よりもβ−OH値が0.1mm^-1程度大きいため、実施例1−4と比較するとTgは2〜3℃低くなるが、十分に高いTgを実現できている。したがって、実施例1−25で得られたガラス基板は、p−Si・TFTが適用されるディスプレイにも用いることが可能な、優れた特性を備えたガラス基板であるといえる。

(実施例1−26) 実施例1−12に示すガラス組成となるよう調合したガラス原料を用いて実施例1−25と同様にしてガラス基板を作製し、各特性を測定した。

上記のように得られた実施例1−26のガラス基板の熔融温度は1585℃、β−OH値は0.21mm^-1で、Tgは761℃、歪点は710℃、熱収縮率は31ppmであり、他の特性は実施例1−12と同等であった。このように、実施例1−26のガラス基板は、720℃以上のTgと、1680℃以下の熔融温度とを有しており、高いTgおよび歪点と、良好な熔解性とが実現されていた。さらに、熱収縮率および失透温度も、本発明の第1のガラス基板の条件を満たしていた。なお、実施例1−26のガラス基板は、実施例1−12よりもβ−OH値が0.1mm^-1程度大きいため、実施例1−12と比較するとTgは2〜3℃低くなるが、十分に高いTgを実現できている。したがって、実施例1−26で得られたガラス基板は、p−Si・TFTが適用されるディスプレイにも用いることが可能な、優れた特性を備えたガラス基板であるといえる。

<第2のガラス基板> 第2のガラス基板について、実施例を挙げて説明する。なお、第2のガラス基板とは、 モル%表示で、 SiO₂ 55〜80% Al₂O₃ 3〜20% B₂O₃ 3〜15% RO(MgO、CaO、SrO、BaOの合量) 3〜25% を含有し、 SiO₂、Al₂O₃およびB₂O₃のモル%で表す含有率が、(SiO₂+Al₂O₃)/(B₂O₃)=8.45〜17.0の関係を満たし、かつ、 失透温度が1250℃以下のガラスから構成され、 熱収縮率が60ppm以下である、 ガラス基板である。

第1のガラス基板の実施例および比較例と同様の方法で、表2−1および2−2に示すガラス組成となるように実施例および比較例の試料ガラスを作製し、各特性を測定した。

<第3のガラス基板> 第3のガラス基板について、実施例を挙げて説明する。なお、第3のガラス基板とは、 モル%表示で、 SiO₂ 65〜78% Al₂O₃ 3〜20% B₂O₃ 3〜15% MgO 0〜2未満% CaO 3.6〜16% SrO 0〜2% BaO 0〜1未満%、 を含有し、 B₂O₃、P₂O₅およびCaOのモル%で示す含有率が、B₂O₃+P₂O₅=3〜15%、および、CaO/B₂O₃>1.2の関係を満たし、 歪点が665℃以上であり、かつ、 失透温度が1250℃以下であるガラスから構成される、 ガラス基板である。

第1のガラス基板の実施例および比較例と同様の方法で、表3に示すガラス組成となるように実施例および比較例の試料ガラスを作製し、各特性を測定した。

<第4のガラス基板> 第4のガラス基板について、実施例を挙げて説明する。なお、第4のガラス基板とは、 モル%表示で、 SiO₂ 65〜78% Al₂O₃ 3〜20% B₂O₃ 3〜9.5% MgO 0〜2未満% CaO 3.6〜16% SrO 0〜2% を含有し、 BaOを実質的に含有せず、 B₂O₃、P₂O₅およびCaOのモル%で示す含有率が、B₂O₃+P₂O₅=3〜9.5%、およびCaO/B₂O₃>1.2の関係を満たし、かつ、 失透温度が1250℃以下であるガラスから構成される、 ガラス基板である。

第1のガラス基板の実施例および比較例と同様の方法で、表4に示すガラス組成となるように実施例および比較例の試料ガラスを作製し、各特性を測定した。

<本発明の実施形態のまとめ> 上記開示から、本発明は以下の態様を提供する。

本発明の第1の態様は、 モル%表示で、 SiO₂ 55〜80% Al₂O₃ 3〜20% B₂O₃ 3〜15% RO(MgO、CaO、SrO、BaOの合量) 3〜25% を含有し、 SiO₂、Al₂O₃およびB₂O₃のモル%で表す含有率が、(SiO₂+Al₂O₃)/(B₂O₃)=7.5〜17の関係を満たし、 歪点が665℃以上であり、かつ、 失透温度が1250℃以下であるガラスから構成され、 熱収縮率が75ppm以下である、 p−Si・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を提供する。

ただし、前記熱収縮率とは、昇降温速度が10℃/min、550℃で2時間保持の熱処理が施された後のガラス基板の収縮量を用いて、以下の式にて求められる値である。 熱収縮率(ppm) ={熱処理後のガラス基板の収縮量/熱処理前のガラス基板の長さ}×10⁶ 以降の本発明の態様においても、「熱収縮率」は同様に定義される。

本発明の第2の態様は、 モル%表示で、 SiO₂ 55〜80% Al₂O₃ 3〜20% B₂O₃ 3〜15% RO(MgO、CaO、SrO、BaOの合量) 3〜25% を含有し、 SiO₂、Al₂O₃およびB₂O₃のモル%で表す含有率が、(SiO₂+Al₂O₃)/(B₂O₃)=8.45〜17.0の関係を満たし、かつ、 失透温度が1250℃以下のガラスから構成され、 熱収縮率が60ppm以下である、 p−Si・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を提供する。

本発明の第3の態様は、 モル%表示で、 SiO₂ 65〜78% Al₂O₃ 3〜20% B₂O₃ 3〜15% MgO 0〜2未満% CaO 3.6〜16% SrO 0〜2% BaO 0〜1未満%、 を含有し、 B₂O₃、P₂O₅およびCaOのモル%で示す含有率が、B₂O₃+P₂O₅=3〜15%、および、CaO/B₂O₃>1.2の関係を満たし、 歪点が665℃以上であり、かつ、 失透温度が1250℃以下であるガラスから構成される、 p−Si・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を提供する。

本発明の第4の態様は、 モル%表示で、 SiO₂ 65〜78% Al₂O₃ 3〜20% B₂O₃ 3〜9.5% MgO 0〜2未満% CaO 3.6〜16% SrO 0〜2% を含有し、 BaOを実質的に含有せず、 B₂O₃、P₂O₅およびCaOのモル%で示す含有率が、B₂O₃+P₂O₅=3〜9.5%、およびCaO/B₂O₃>1.2の関係を満たし、かつ、 失透温度が1250℃以下であるガラスから構成される、 p−Si・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を提供する。

本発明の第5の態様は、 モル%表示で、 SiO₂ 55〜80% Al₂O₃ 3〜20% B₂O₃ 3〜15% RO(MgO、CaO、SrO、BaOの合量) 3〜25% を含有し、 SiO₂、Al₂O₃およびB₂O₃のモル%で表す含有率が、(SiO₂+Al₂O₃)/(B₂O₃)=7.5〜17の関係を満たし、 歪点が665℃以上であり、かつ、 失透温度が1250℃以下であるガラスから構成されるガラス基板であり、 Tgで30分保持した後、Tg−100℃まで100℃/分で冷却し、室温まで放冷後、昇降温速度が10℃/min、550℃で2時間保持の熱処理が施された後の前記ガラス基板の熱収縮率が75ppm以下である、 p−Si・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を提供する。

本発明の第6の態様は、 前記ガラスは、モル%表示で、 ZnO 0〜5%を含有し、 前記ガラスにおいて、SiO₂およびAl₂O₃のモル%で示す含有率が、SiO₂+Al₂O₃≧75%を満たし、かつ、 RO、ZnOおよびB₂O₃のモル%で示す含有率が、RO+ZnO+B₂O₃=7〜25%を満たす、 前記第1〜第5の態様の何れか1つの態様に記載のp−Si・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を提供する。

本発明の第7の態様は、 前記ガラスにおいて、MgO、CaO、SrOおよびBaOの含有率の合計が4〜20モル%である、 前記第1〜第6の態様の何れか1つの態様に記載のp−Si・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を提供する。

本発明の第8の態様は、 前記ガラスにおいて、モル%で、MgO、CaO、SrOおよびBaOの含有率の合計に対するCaOの含有率の比が0.5を超える、 前記第1〜第7の態様の何れか1つの態様に記載のp−Si・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を提供する。

本発明の第9の態様は、 前記ガラスの液相粘度が10^4.5dPa・s以上であり、前記ガラスをダウンドロー法によって成形することによって得られた、 前記第1〜第8の態様の何れか1つの態様に記載のp−Si・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を提供する。

本発明の第10の態様は、 前記ガラスは、As₂O₃およびSb₂O₃を実質的に含有しない、 前記第1〜第9の態様の何れか1つの態様に記載のp−Si・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を提供する。

本発明の第11の態様は、 液晶ディスプレイ用ガラス基板である、 前記第1〜第10の態様の何れか1つの態様に記載のp−Si・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を提供する。

本発明の第12の態様は モル%でSiO₂が55〜80%、Al₂O₃が3〜20%、B₂O₃が3〜15%、RO(MgO、CaO、SrO、BaOの合量)が3〜25%であり、SiO₂、Al₂O₃およびB₂O₃のモル%で表す含有率が(SiO₂+Al₂O₃)/(B₂O₃)=7.5〜17の関係を満たし、歪点が665℃以上であり、かつ、失透温度が1250℃以下であるガラスとなるように調合したガラス原料を熔融して、熔融ガラスを生成する熔融工程と、 前記熔融ガラスをガラス板へと成形する成形工程と、 前記ガラス板を徐冷する徐冷工程と、を含み、 前記ガラス板の熱収縮率が75ppm以下である、 p−Si・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の製造方法を提供する。

本発明の第13の態様は、 モル%でSiO₂が55〜80%、Al₂O₃が3〜20%、B₂O₃が3〜15%、RO(MgO、CaO、SrO、BaOの合量)が3〜25%であり、SiO₂、Al₂O₃およびB₂O₃のモル%で表す含有率が(SiO₂+Al₂O₃)/(B₂O₃)=8.45〜17.0の関係を満たし、かつ、失透温度が1250℃以下であるガラスとなるように調合したガラス原料を熔融して、熔融ガラスを生成する熔融工程と、 前記熔融ガラスをガラス板へと成形する成形工程と、 前記ガラス板を徐冷する徐冷工程と、を含み、 前記ガラス板の熱収縮率が60ppm以下である、 p−Si・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の製造方法を提供する。

本発明の第14の態様は、 前記熔融工程では、β−OHが0.05〜0.40mm^-1となるように熔融ガラスを生成し、 前記徐冷工程では、前記ガラス板をガラス転移点(Tg)からTg−100℃までの温度範囲内において、50〜300℃/分の平均速度で冷却する、 前記第12又は13の態様に記載のp−Si・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の製造方法を提供する。

本発明の第15の態様は、 モル%表示で、 SiO₂ 55〜80% Al₂O₃ 3〜20% B₂O₃ 3〜15% RO(MgO、CaO、SrO、BaOの合量) 3〜25% を含有し、 SiO₂、Al₂O₃およびB₂O₃のモル%で表す含有率が、(SiO₂+Al₂O₃)/(B₂O₃)=7.5〜17の関係を満たし、 歪点が665℃以上であり、かつ、 失透温度が1250℃以下であるガラスから構成され、 熱収縮率が75ppm以下である、 フラットパネルディスプレイ用ガラス基板を提供する。

本発明の第16の態様は、 モル%表示で、 SiO₂ 55〜80% Al₂O₃ 3〜20% B₂O₃ 3〜15% RO(MgO、CaO、SrO、BaOの合量) 3〜25% を含有し、 SiO₂、Al₂O₃およびB₂O₃のモル%で表す含有率が、(SiO₂+Al₂O₃)/(B₂O₃)=8.45〜17.0の関係を満たし、かつ、 失透温度が1250℃以下であるガラスから構成され、 熱収縮率が60ppm以下である、 フラットパネルディスプレイ用ガラス基板を提供する。

本発明のフラットパネルディスプレイ用ガラス基板は、p−Siが用いられるフラットパネルディスプレイに好適であり、特に、p−Si・TFTが用いられる液晶ディスプレイ用のガラス基板および有機ELディスプレイ用のガラス基板に好適であり、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。