JP2006137631A - Glass substrate and its manufacturing method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a glass substrate, which has excellent melt moldability and few internal defects such as an air bubble, whose cost is remarkably reduced due to the extension of the service life of its manufacturing equipment, and whose waviness is so small that it is shipped without grinding since it is molded into a plate through an overflow-down-draw method, and to provide a manufacturing method for the glass substrate.
SOLUTION: The glass substrate is made of glass, whose strain point is 530-630°C, whose temperature corresponding to 102.5 dPa.s is 1,370-1,520°C, and whose viscosity at a liquid-phase temperature is ≥100,000 poise. The translucent surface of the glass substrate is a non-ground surface.
COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ、プラズマディスプレイ等のフラットパネルディスプレイ、電荷結合素子(CCD)、等倍近接型固体撮像素子(CIS)、CMOSイメージセンサー等の各種イメージセンサー、ハードディスク、フィルター等に適用できるガラス基板に関し、特にTV用液晶ディスプレイに好適なガラス基板に関するものである。 The present invention relates to a liquid crystal display, an organic EL display, a flat panel display such as a plasma display, a charge coupled device (CCD), an equal magnification proximity-type solid-state image pickup device (CIS), various image sensors such as CMOS image sensors, a hard disk, a filter or the like it relates glass substrate that can be applied to, to a suitable glass substrate particularly for TV liquid crystal display.

従来よりTV用液晶ディスプレイには、応答速度や視野角、色再現性といったTV用として必要な画質を得るため、アクティブマトリックス型液晶ディスプレイ、特に薄膜トランジスタ(TFT)で駆動するTFT−LCDが用いられている。 The TV liquid crystal display conventionally, response speed and viewing angle, to obtain the necessary quality for the TV, such as color reproducibility, an active matrix liquid crystal displays, TFT-LCD, in particular for driving a thin film transistor (TFT) is used there. このTFT−LCD用ガラス基板の表面には、金属膜や絶縁膜、透明導電膜、半導体膜が成膜され、またフォトリソ−エッチング工程において、アモルファスシリコンや多結晶シリコンのTFTを始め、種々の回路やパターンが多数形成される。 On the surface of the glass substrate for TFT-LCD, a metal film or an insulating film, a transparent conductive film, a semiconductor film is deposited, also photolithography - in the etching step, including the TFT of amorphous silicon or polycrystalline silicon, various circuits and patterns are formed a number. TFT形成の工程で、ガラス基板には、最高で350〜400℃程度の熱処理が施されると共に、硫酸、塩酸、アルカリ溶液、フッ酸、バファードフッ酸等の種々の薬品による処理が施される。 In TFT formation process, the glass substrate, with heat treatment at about up to 350 to 400 ° C. is performed, sulfuric acid, hydrochloric acid, an alkali solution, hydrofluoric acid, treatment with various chemicals such as Bafadofu' acid applied. またガラス中にアルカリ金属酸化物が含まれていると、ガラス中のアルカリイオンが熱処理中に半導体膜に拡散して膜特性の劣化を招く虞れがあるため、アルカリ金属酸化物を含有しないことが要求される。 Also, if contains alkali metal oxides in the glass, since there is a possibility that the alkali ions in the glass deteriorating the diffusion to film properties in the semiconductor film during the heat treatment, it does not contain alkali metal oxides There is required.

このような事情から、この種のガラス基板には、特許文献1〜3に開示されているような、耐熱性と化学的耐久性に優れ、アルカリ金属酸化物を含有しない無アルカリガラス基板が使用されている。 Under such circumstances, this type of glass substrate, as disclosed in Patent Documents 1 to 3, excellent heat resistance and chemical durability, the alkali-free glass substrate containing no alkali metal oxides used It is.
特許第2644622号公報 Patent No. 2644622 Publication 特許第2990379号公報 Patent No. 2990379 Publication 特許第3465238号公報 Patent No. 3465238 Publication

一般にTFT−LCDに用いられる無アルカリガラス基板は、非常に粘度が高く、また融剤として作用するアルカリ金属酸化物を含有しないため、溶融が困難である。 Alkali-free glass substrate generally used in the TFT-LCD is very high viscosity, and because free of alkali metal oxides which act as a flux, it is difficult to melt. ガラス中の気泡は、ガラス製品の代表的な内部欠陥であるが、TFT−LCD用ガラス基板では、1m角以上(ガラス質量換算で約2kg以上)の大型のガラス基板に、長さ100μmの気泡が1個でも存在すると、良品にならないという厳しい製品スペックがある。 Bubbles in glass is a typical internal defects glassware, the glass substrate for TFT-LCD, a large glass substrate of 1m or more angles (approximately 2kg or more glass mass conversion), a length of 100μm bubbles but to be present even one, there is a strict product specifications that not be good. そのためガラスをできるだけ高温で溶融し、ガラス中の気泡を減らす試みがなされているが、溶融が困難な無アルカリガラスを、高い歩留まりで製造することは非常に難しい。 Therefore as much as possible melted at a high temperature glass, but an attempt to reduce the bubbles in the glass have been made, the melt is difficult alkali-free glass, it is very difficult to manufacture with high yield. また溶融温度が上昇すると、ガラスを成形する時の温度も上昇し、成形設備の寿命を短くするという問題も発生する。 Further, when the melting temperature is increased, the temperature at the time of molding the glass also increases, also occurs a problem that shortening the lifetime of the molding equipment.

ところで近年、TFTの形成温度を下げる開発が行われ、従来では、最高で350〜450℃程度であったが、これを250〜300℃程度に低下することが実現しつつある。 In recent years, development of lowering the formation temperature of the TFT is performed, conventionally, although there was about up to 350 to 450 ° C., it is becoming realized to decrease it to about 250 to 300 ° C.. この技術革新により、耐熱性の低いガラス基板が使用できる可能性が出てきた。 This innovation, low glass substrate having heat resistance was it the potential to use. 具体的には、従来ではガラスの歪点が650℃以上であることが要求されていたが、それより100℃以上低いガラスでも使用可能になりつつある。 Specifically, in the conventional had been required that the strain point of the glass is 650 ° C. or higher, are becoming available in which than 100 ° C. or higher low glass.

また特に大型液晶TVに用いられる液晶ディスプレイには、高精細で高画質であることが要求されるが、これを達成するためには、ガラス基板の表面の平坦度が極めて重要となる。 Further on a liquid crystal display used in particular in a large-sized liquid crystal TV is that a high-definition high in quality is required, the order to achieve this, the flatness of the surface of the glass substrate is very important. つまり液晶ディスプレイは、二枚の薄いガラス基板間に挟まれた液晶層が、光を遮断したり、透過したりする、光シャッターの役割を果たすことで表示が行われる。 That liquid crystal display, a liquid crystal layer sandwiched between two sheets of thin glass substrates, or block light to or transmissive display with the role of the optical shutter are performed. この液晶層は、数μm〜数十μmと非常に薄い厚みに保持されており、ガラス基板の平坦度、特に表面うねりと呼ばれるミクロンレベルの凹凸が大きいと、この液晶層の厚み(セルギャップ)に影響を与え、表示ムラ等の表示不良の原因となる。 The liquid crystal layer is held in several μm~ several tens μm and a very small thickness, the flatness of the glass substrate, the micron level irregularities, called as surface waviness large, the thickness (cell gap) of the liquid crystal layer affect, cause of display failure such as display unevenness. 最近の液晶ディスプレイ、特に液晶TV用途では、さらなる高速応答及び高精細化の目的で、セルギャップがより薄くなる傾向があり、ガラス基板の表面うねりの低減はますます重要となってきている。 Recent liquid crystal displays, in particular liquid crystal TV applications, the purpose of higher-speed response and high resolution, there is a tendency for the cell gap becomes thinner, reducing the surface waviness of the glass substrate are becoming increasingly important. ガラス基板の表面うねりを小さくするためには、シリコンウエハ等のようにガラス基板の表面を精密に研磨して平坦化すれば良いが、ガラスの製造コストが非常に高くなる。 To reduce the surface waviness of the glass substrate may be precision ground to flatten the surface of the glass substrate such as a silicon wafer or the like, but the cost of manufacturing the glass is very high. しかもガラス基板を研磨すると、ガラス表面に無数の微小なキズやクラックが発生しやすい。 Moreover when polishing a glass substrate, a myriad of fine scratches and cracks are easily generated on the glass surface. 液晶TV用途のような高性能の液晶ディスプレイでは、TFTを駆動する信号線、電極線の幅が細くなる傾向があり、ガラス基板表面に微小なキズやクラックが存在すると、信号線や電極線が断線し、表示不良の原因となる。 The high-performance liquid crystal display such as a liquid crystal TV application, a signal line for driving the TFT, there is a tendency that the width of the electrode lines becomes narrower, the fine scratches and cracks in the glass substrate surface is present, the signal line and electrode line is broken, causing display defects. 従って、この種のガラス基板は、溶融ガラスからできるだけ表面うねりが小さい板ガラスを成形し、表面の研磨を不要とすることが望ましく、このようなガラス基板を得るためには、ダウンドロー法、特にオーバーフローダウンドロー法と呼ばれる成形法が適している。 Therefore, the glass substrate of this type, by forming the surface as possible undulation is small plate glass from the molten glass, it is desirable that the polishing of the surface and unnecessary, in order to obtain such a glass substrate, down draw method, in particular an overflow molding method is suitable called down draw method.

本発明の目的は、溶融成形性に優れ、気泡等の内部欠陥が少なく、また製造設備の長寿命化が図れるため、大幅なコストダウンを達成することが可能であり、さらにオーバーフローダウンドロー法で板状に成形できるため、うねりが小さく、無研磨で出荷することが可能なガラス基板とその製造方法を提供することである。 An object of the present invention is excellent in melt moldability, less internal defects such as bubbles, and because the attained an extended service life of the production facility, it is possible to achieve a significant cost reduction, further an overflow down draw method since can be molded into a plate shape, undulation is small, it is to provide a glass substrate capable of being shipped without polishing the manufacturing process.

本発明のガラス基板は、歪点が530〜630℃、10 2.5 dPa・sに相当する温度が1370〜1520℃、液相温度における粘度が100000ポアズ以上のガラスからなり、透光面が無研磨面であることを特徴とする。 Glass substrate of the present invention, the strain point is five hundred and thirty to six hundred and thirty ° C., 10 2.5 temperature corresponding to dPa · s is from 1370 to 1520 ° C., a viscosity at the liquidus temperature is 100000 poises or more glass-free polishing translucent surface characterized in that it is a face.

また本発明のガラス基板の製造方法は、質量%で、SiO 2 50〜70%、Al 23 1〜20%、B 23 0〜15%、アルカリ金属酸化物 1〜25%、アルカリ土類金属酸化物 0〜30%を含有するガラスとなるように原料を調製し、溶融した後、ダウンドロー法で板状に成形することによって、歪点が530〜630℃、10 2.5 dPa・sに相当する温度が1370〜1520℃、液相温度における粘度が100000ポアズ以上のガラス基板を製造することを特徴とする。 The process for producing a glass substrate of the present invention, in mass%, SiO 2 50~70%, Al 2 O 3 1~20%, B 2 O 3 0~15%, alkali metal oxides 1% to 25%, alkali the raw material so that the glasses containing 0-30% earth metal oxides were prepared and after melting, by molding into a plate shape by the down draw method, strain point 530~630 ℃, 10 2.5 dPa · temperature corresponding to s is 1370-1520 ° C., wherein the viscosity at the liquidus temperature to produce a glass substrate to 100,000 poise.

本発明のガラス基板は、250〜350℃のTFT形成温度に対し、十分な耐熱性を有し、従来の無アルカリガラス基板に比べて、ガラスの溶融温度と成形温度が低く、しかもオーバーフローダウンドロー法で板状に成形することができる。 Glass substrate of the present invention, with respect to TFT forming temperature of 250 to 350 ° C., have sufficient heat resistance, as compared with conventional alkali-free glass substrate, the melting temperature and the molding temperature of the glass is low and the overflow down-draw it can be molded into a plate shape by law.

本発明のガラス基板は、歪点が530〜630℃、10 2.5 dPa・sに相当する温度が1370〜1520℃、液相温度における粘度が100000ポアズ以上である。 Glass substrate of the present invention, the strain point is five hundred and thirty to six hundred and thirty ° C., is 10 2.5 temperature corresponding to dPa · s is from 1,370 to 1520 ° C., a viscosity at the liquidus temperature 100000 poise or more.

本発明者等の知見によると、TFTの形成温度が250〜300℃まで下がると、ガラス基板に対する耐熱性の要求が緩和され、歪点が530〜630℃のガラス基板でも使用可能となる。 According to the findings of the present inventors, the formation temperature of the TFT is reduced to 250 to 300 ° C., the heat resistance requirements for the glass substrate is reduced, the strain point is also made available a glass substrate of 530 to 630 ° C.. またガラス基板中にアルカリ金属酸化物が含まれていても、このような低温プロセスでは、アルカリイオンが半導体膜へ拡散するのが抑制されるため、アルカリ含有ガラス基板でも使用可能となる。 Moreover also contain alkali metal oxides in the glass substrate, in such a low temperature process, since the alkali ions are inhibited from diffusing into the semiconductor film, it is available in an alkali-containing glass substrate. ただしアルカリ含有ガラス基板を使用する場合には、ガラスからのアルカリ溶出量が少なくなるように組成を規制すべきである。 When using an alkali-containing glass substrate, however, it should regulate the composition as an alkali elution amount from the glass is reduced. また必要に応じて、ガラス基板の表面にアルカリバリア膜を形成しても良い。 If necessary, the surface of the glass substrate may be formed include an alkali barrier film. アルカリバリア膜は、ガラス基板から溶出するアルカリイオンが半導体膜へ拡散するのを防止できる膜であれば、いずれも使用できる。 Alkali barrier film, if a film alkaline ions eluted from the glass substrate can be prevented from diffusing into the semiconductor film, either can be used. 特に成膜性やコストを考慮すると、SiO 2やSiNxの膜が適しており、その膜厚としては、500Å以上が適当である。 With particular consideration of the film formability and cost, it is suitable membrane of SiO 2 and SiNx, as the film thickness is suitably more than 500 Å.

また本発明のガラス基板は、10 2.5 dPa・sに相当する温度が1370〜1520℃であるため、溶融性に優れている。 The glass substrate of the present invention, the temperature corresponding to 10 2.5 dPa · s of a 1,370 to 1520 ° C., is excellent in meltability. つまり10 2.5 dPa・sに相当する温度が1520℃以下であるため、従来の無アルカリガラス基板の溶融温度よりも低温で溶融することが可能である。 That the temperature corresponding to 10 2.5 dPa · s of 1520 ° C. or less, it is possible to melt at a temperature lower than the melting temperature of the conventional alkali-free glass substrate. よって基板寸法が1m角(1000×1000mm)以上のガラス基板のように、厳しい泡品位が要求される大型ガラス基板として適している。 Accordingly, as the substrate size of 1m square (1000 × 1000 mm) or more glass substrates and is suitable as a large glass substrate strict bubble quality is required. ただし、10 2.5 dPa・sに相当する温度は、歪点とトレードオフの関係にあり、その温度が1370℃以下になると、歪点が低下しすぎるため好ましくない。 However, the temperature corresponding to 10 2.5 dPa · s is in relation strain point and tradeoffs, when the temperature is 1370 ° C. or less is not preferable because the strain point becomes too low. 具体的には、10 2.5 dPa・sに相当する温度を1370〜1520℃に規制することによって、歪点を530〜630℃に規制することが可能である。 Specifically, by regulating the temperature corresponding to 10 2.5 dPa · s to 1370-1520 ° C., it is possible to regulate the strain point to five hundred thirty to six hundred thirty ° C..

また本発明のガラス基板は、液相温度における粘度が100000ポアズ以上であるため、ダウンドロー法で容易に板状に成形でき、さらにはオーバーフローダウンドロー法により板状に成形することも可能である。 The glass substrate of the present invention, the viscosity at the liquidus temperature is 100,000 poises or more, easily formed into a plate shape by the down draw method, furthermore it is also possible to mold into a plate shape by an overflow down-draw method . つまりガラス基板をオーバーフローダウンドロー法で製造する場合、ガラスの耐失透性が高いことが要求される。 That is, when producing a glass substrate by an overflow down draw method is required to have high devitrification resistance of the glass. これはガラスの耐失透性が低いと、成形時にガラス中に失透物が発生し、透光性が損なわれるからである。 This A low devitrification resistance of the glass, devitrification occurs in the glass during molding, because the light transmissive property is impaired. ガラスの耐失透性は、液相温度における粘度が高いほど優れていることになり、その値が100000ポアズ以上であると、オーバーフローダウンドロー法による実生産が可能である。 Devitrification resistance of the glass, will be the viscosity at the liquidus temperature is superior higher, when the value is 100,000 poises or more, it is possible to actual production by the overflow down-draw method. またオーバーフローダウンドロー法は、成形時にガラス板の両面が、成形部材と接触しない成形法であり、得られたガラス基板の両面(透光面)は、研磨しなくても、表面うねりが0.05μm以下、表面粗さが5Å以下の高い表面品位を容易に得ることができる。 The overflow down draw method, both surfaces of the glass plate during molding, a molding method which does not contact the molding member, both surfaces of the obtained glass substrate (transparent surface), without polishing, surface waviness is zero. 05μm or less, it is possible to surface roughness is obtained easily following high surface quality 5 Å. 液相温度における粘度は、200000ポアズ以上、さらに400000dポアズ以上、さらには800000ポアズ以上、最も望ましくは1000000ポアズ以上であることが望ましい。 The viscosity at the liquidus temperature is 200,000 poises or more, further 400000d poises or more, more 800,000 poises or more, it is desirable that most preferably 1,000,000 poise or more.

また特に20インチを超えるような大型TV用途の液晶ディスプレイでは、ガラス基板の微小な変形に起因する表示ムラが発生しやすく、このような変形を抑えるためには、ガラス基板のヤング率を高める必要がある。 In the large TV application liquid crystal display, such as in particular more than 20 inches, display unevenness due to minute deformation of the glass substrate is likely to occur, in order to suppress such deformation, required to increase the Young's modulus of the glass substrate there is. 本発明のガラス基板は、65GPa以上、さらには70GPa以上のヤング率を有することが好ましい。 Glass substrate of the present invention, more than 65 GPa, more preferably has a higher Young's modulus 70 GPa.

本発明のガラス基板は、質量%で、SiO 2 50〜70%、Al 23 1〜20%、B 23 0〜15%、アルカリ金属酸化物 1〜25%、アルカリ土類金属酸化物 0〜30%を含有し、好ましくは、SiO 2 50〜65%、Al 23 2〜15%、B 23 0〜10%、アルカリ金属酸化物 2〜20%、アルカリ土類金属酸化物 2〜25%を含有する。 Glass substrate of the present invention, in mass%, SiO 2 50~70%, Al 2 O 3 1~20%, B 2 O 3 0~15%, alkali metal oxides 1% to 25%, an alkaline earth metal oxide containing 0-30% objects, preferably, SiO 2 50~65%, Al 2 O 3 2~15%, B 2 O 3 0~10%, alkali metal oxides 2-20%, alkaline earth metal containing oxide 2-25%.

以下、本発明のガラス基板の組成を上記のように限定した理由を説明する。 Hereinafter, the composition of the glass substrate of the present invention will be described the reason for limiting as described above.

SiO 2は、ガラスのネットワークフォーマーとなる成分である。 SiO 2 is a component that becomes a network former of glass. SiO 2の含有量が少なくなると、ガラスの歪点が低くなる、耐熱性が低下する、化学的耐久性が低下する、という傾向がある。 When the content of SiO 2 is reduced, the strain point of the glass is low, the heat resistance is lowered, the chemical durability is lowered, there is a tendency. 一方、多くなると、ガラスの高温粘度が上昇し、溶融性や成形性が低下するという傾向がある。 On the other hand, if increased, high temperature viscosity of the glass is increased, there is a tendency that the meltability and formability decreases. よってSiO 2は、50〜70%、好ましくは50〜65%である。 Therefore SiO 2 is 50 to 70%, preferably 50 to 65%.

Al 23は、ガラスの歪点やヤング率を高め、かつ失透性を改善する成分である。 Al 2 O 3 increases the strain point and the Young's modulus of the glass, and is a component that improves the devitrification. Al 23の含有量が少なくなると、上記の効果が小さくなり、一方、多くなると、ガラスの高温粘度が上昇し、溶融性や成形性が低下するという傾向がある。 When the content of Al 2 O 3 is reduced, the above effect becomes small, whereas, if increased, high temperature viscosity of the glass is increased, there is a tendency that the meltability and formability decreases. よってAl 23は、1〜20%、好ましくは2〜15%、より好ましくは2〜10%である。 Thus Al 2 O 3 is 1-20%, preferably 2-15%, more preferably 2-10%.

23は、ガラスの高温粘度を低下し、溶融性を促進すると共に、耐薬品性、特にフッ酸系の薬液に対する耐久性を高める成分である。 B 2 O 3 is, to lower the high temperature viscosity of the glass, as well as promotes meltability, chemical resistance is a component, in particular increasing the resistance to hydrofluoric acid chemical. しかしB 23の含有量が多くなると、ガラスの歪点やヤング率が低下する傾向がある。 However, when the content of B 2 O 3 is increased, the strain point and the Young's modulus of the glass tends to decrease. よってB 23は、0〜15%、好ましくは0〜10%、より好ましくは0〜4%である。 Thus B 2 O 3 is 0 to 15%, preferably 0-10%, more preferably 0-4%.

アルカリ金属酸化物(Na 2 O、K 2 O、Li 2 O)は、ガラスの溶融性を飛躍的に高める成分である。 Alkali metal oxides (Na 2 O, K 2 O , Li 2 O) is a component for enhancing dramatically the meltability of glass. しかしアルカリ金属酸化物が多くなると、ガラスからのアルカリ溶出量が増える傾向にあるため好ましくない。 However, when the alkali metal oxides increases, undesirably tends to increase the amount of alkali elution from the glass. よってアルカリ金属酸化物の含有量は、1〜25%、好ましくは2〜20%である。 Therefore the content of alkali metal oxides 1 to 25%, preferably 2-20%. 特にNa +は、比較的移動しやすいアルカリ金属イオンであり、TFT素子等の薄膜中へ拡散しやすい性質があるため、Na 2 Oの含有量は、0〜10%、好ましくは0〜8%、より好ましくは0〜6%に規制すべきである。 In particular Na + is relatively moved easily alkali metal ions, because of the diffusion property of readily into thin film such as a TFT element, the content of Na 2 O is 0 to 10%, preferably 0-8% , and more preferably it should be restricted to 6%. またK +は、比較的移動しにくいアルカリ金属イオンであるため、Na 2 Oより多く含有させることができ、具体的には、0〜15%、好ましくは0〜13%である。 The K + are the relatively moving hardly alkali metal ions can be contained more than Na 2 O, specifically 0 to 15%, preferably 0-13%. またLi +は、非常に移動しやすいアルカリ金属イオンであるため、Li 2 Oは最小限の使用量に抑えるべきである。 The Li + are the very likely migrate alkali metal ion, Li 2 O should be minimized usage. 具体的には、0〜3%、好ましくは0〜1%である。 Specifically, 0-3%, preferably 0 to 1%.

アルカリ土類金属酸化物(MgO、CaO、SrO、BaO)は、ガラスの溶融性を改善する成分である。 Alkaline earth metal oxides (MgO, CaO, SrO, BaO) is a component for improving the meltability of the glass. しかしアルカリ土類金属酸化物が多くなると、ガラスの失透傾向が増すため好ましくない。 However becomes much alkaline earth metal oxide is not preferable to increase devitrification tendency of the glass. よってアルカリ土類金属酸化物は、0〜30%、好ましくは2〜25%である。 Thus the alkaline earth metal oxide, 0-30%, preferably 2 to 25%. MgOは、ガラスの歪点を下げずに高温粘性を下げ、溶融性を向上すると共に、ガラスのヤング率を高める成分であるが、多く含有すると、ガラスが失透しやすく成形性が悪くなると共にフッ酸系の薬液に対する耐久性が低下する。 MgO is without lowering the strain point of the glass lowers the high temperature viscosity, while improving the meltability, but are components enhancing the Young's modulus of the glass, when the content number, the glass is likely formability devitrified deteriorate durability is lowered relative to hydrofluoric acid chemical. よってMgOの含有量は0〜10%、好ましくは0〜8%に規制すべきである。 Therefore the content of MgO is 0 to 10%, should preferably be restricted to 0-8%. CaOは、MgOと同様の作用を有する成分であるが、多く含有すると、ガラスが失透しやすく成形が困難になると共にフッ酸系の薬液に対する耐久性が低下する。 CaO is a component having an action similar to MgO, when the content increases, the durability is lowered relative to hydrofluoric acid-based chemical with glass molding devitrified difficult. よってCaOの含有量は、0〜15%、好ましくは0〜10%、より好ましくは0〜7%に規制すべきである。 Therefore the content of CaO is 0 to 15%, and preferably 0-10%, more preferably be restricted to 0-7%. SrO及びBaOは、MgOやCaOほどではないが、ガラスの高温粘度を改善し、またガラスの耐失透性や耐薬品性を改善する成分である。 SrO and BaO, but not as much as MgO and CaO, and improve the high temperature viscosity of the glass, also is a component that improves the devitrification resistance and chemical resistance of the glass. しかし、SrOやBaOを多く含有すると、SrやBaに起因する失透ブツが発生しやすくなると共に、これらの成分は原料コストが高いため、生産コストが上昇する。 However, if a high content of SrO and BaO, along with devitrifying stones caused by Sr or Ba is likely to occur, the components has high raw material cost, production cost is increased. よってSrOを0〜20%、好ましくは0〜15%に規制し、またBaOを0〜20%、好ましくは0〜15%に規制するべきである。 Thus 0-20% of SrO, preferably regulates 0-15% and 0-20% of BaO, it should preferably be restricted 0-15%.

また本発明においては、上記以外の成分についても、ガラスの特性を損なわない範囲で含有させることが可能である。 In the present invention, with respect to components other than the above, it is possible to contain in a range that does not impair the properties of the glass. 但し、上記以外の成分(他成分)を多く含有させると、特にガラスの製造のしやすさが損なわれる、具体的には、耐失透性が低下する虞れが高くなるため注意が必要である。 However, the inclusion many components other than the above (other ingredients), especially impaired is the ease of manufacture of the glass, specifically, care must be taken because the possibility is high that devitrification resistance decreases is there. よって他成分の含有量は、合量で10%以下に抑えるべきである。 Therefore the content of the other ingredients, should be kept to 10% or less in total.

例えばZrO 2は、ガラスの化学的耐久性を向上させ目的で含有させる成分であるが、多く含有すると、ガラスの溶融性が低下すると共に、成形時に失透が発生しやすいため、その含有量は0〜9%、好ましくは0〜7%、より好ましくは0〜5%に規制すべきである。 For example ZrO 2 is a component to be contained in order to improve the chemical durability of the glass, when the content number, with melting of the glass is lowered, because the devitrification is likely to occur during molding, the content of 0-9%, should be regulated preferably 0 to 7%, more preferably 0-5%.

またTiO 2は、ガラスの紫外線による着色を防止する成分である。 The TiO 2 is a component for preventing coloration due to ultraviolet rays of the glass. つまり液晶ディスプレイの製造工程では、UV洗浄工程等でガラス基板が強い紫外線に曝される。 That is, in the manufacturing process of a liquid crystal display, a glass substrate is exposed to strong ultraviolet UV cleaning process or the like. また液晶TVでは、画面の明るさを確保するため、多数のバックライトをガラス基板の背面に配置するため、作動中にも紫外線に曝される。 Also the LCD TV, to ensure the brightness of the screen, for arranging a plurality of backlight on the back of the glass substrate, exposed to ultraviolet rays during operation. そのためガラス基板は、紫外線によって着色しないことが要求される。 Therefore the glass substrate is required to be not colored by ultraviolet light. しかしTiO 2は、着色剤であるため、これを添加しすぎると、ガラスが着色し、透過率が低下する虞れがある。 However TiO 2 are the colorants, when it too was added, there is a possibility that the glass is colored, the transmittance is reduced. よってTiO 2は、0〜5%、好ましくは0〜3%、より好ましくは0〜2%に規制すべきである。 Thus TiO 2 is 0 to 5%, should be regulated preferably 0-3%, more preferably 0 to 2%.

またガラスから気泡を除去する目的で清澄剤を2%まで含有させることが望ましい。 It is also desirable to include up to 2% of a fining agent in order to remove bubbles from the glass. 清澄剤としては、Sb 23 、SnO 2 、Cl、F、SO 3 、C、CeO 2 、Fe 23等の酸化物や、Al、Si等の金属粉末を使用することができる。 The refining agent can be used Sb 2 O 3, SnO 2, Cl, F, SO 3, C, and oxides such as CeO 2, Fe 2 O 3, Al, a metal powder such as Si. 尚、As 23は、清澄剤として非常に効果の大きい成分であり、市販されている殆どの無アルカリガラス基板に使用されている。 Incidentally, As 2 O 3 is a component having a large highly effective as a refining agent, it is used in most of the alkali-free glass substrate which is commercially available. しかしAs 23は、環境負荷の大きい化学物質であり、実質的に含有しないことが望ましい。 However As 2 O 3 is greater chemical environmental impact, it is desirable not substantially contained. 本発明のガラス基板は、溶融性に優れているため、清澄剤として、As 23以外の成分を使用しても、高い清澄作用が得られ、優れた泡品位を得ることができる。 Glass substrate of the present invention is excellent in melt properties, as refining agents, the use of components other than As 2 O 3, to obtain a high clarifying effect, it is possible to obtain an excellent bubble quality.

また、その他の成分の中で、環境負荷の大きい化学物質、例えばPbO、ZnO、Cr 23 、V 25 、CdO、TlO 2等については、できるだけ含有量を少なくするべきである。 Also, among other components, a large chemical environmental impact, for example PbO, ZnO, Cr 2 O 3 , V 2 O 5, CdO, for TlO 2, etc., should be reduced as much as possible content. 具体的には、各々の含有量を3%未満、好ましくは1%未満、さらには実質的に含有しないことが望ましい。 Specifically, less than 3% of the content of each, preferably less than 1%, more desirably not substantially contained.

以下、実施例に基づいて本発明のガラス基板を説明する。 Hereinafter, the glass substrate of the present invention will be described based on examples.

表1、2は、いずれも実施例を示すものである。 Tables 1 and 2, in which both showing an embodiment.

表1、2のガラス基板は、次のようにして作製した。 Glass substrates of Tables 1 and 2 was produced as follows. まず表中のガラス組成となるように原料を調合し、これを白金ルツボに入れた後、電気炉で1500〜1550℃の温度で4時間溶融し、この溶融ガラスをカーボン上に流し出して板状に成形した。 First to prepare a raw material so that the glass composition in the table, after placed in a platinum crucible and in an electric furnace for 4 hours melted at a temperature of 1,500 to 1550 ° C., poured the molten glass onto a carbon plate It was formed to Jo. 次いで、このガラス板の両面を研磨することによってガラス基板を作製した。 Then, to prepare a glass substrate by polishing the both surfaces of the glass plate.

こうして得られた各ガラス基板について、密度、熱膨張係数、歪点、10 2.5 dPa・sの粘度、液相温度、液相温度における粘度、熱膨張係数、ヤング率、耐薬品性を評価し、その結果を表に示した。 For each glass substrate thus obtained was evaluated density, thermal expansion coefficient, strain point, the viscosity of 10 2.5 dPa · s, the liquid phase temperature, viscosity at liquidus temperature, thermal expansion coefficient, Young's modulus, chemical resistance, the results are shown in Table. 表から明らかなように、各ガラス基板とも、歪点が520℃以上であり、また液相温度における粘度が120000ポアズ以上であるため耐失透性に優れ、オーバーフローダウンドロー法に適したものであった。 Table As is apparent from, in each glass substrate, and a strain point of 520 ° C. or more, and excellent in devitrification resistance because the viscosity is more than 120000 poises at the liquidus temperature, which was suitable for overflow down draw method there were. また10 2.5 dPa・sに相当する温度が1515℃以下であるため溶融性に優れていた。 The temperature corresponding to 10 2.5 dPa · s was excellent in melting property because it is 1515 ° C. or less. またヤング率、耐薬品性についても、大型TVに用いられるTFT液晶ディスプレイのガラス基板として十分使用できるものであった。 The Young's modulus, the chemical resistance was achieved, sufficiently usable as a glass substrate for TFT liquid crystal display used in a large TV.

尚、表における密度は、周知のアルキメデス法によって求めた。 The density in the table was determined by a known Archimedes method. 熱膨張係数は、ディラトメーターを用い、30〜380℃の温度範囲における平均熱膨張係数を測定したものである。 Thermal expansion coefficient, using a dilatometer, a graph of measurement of the average thermal expansion coefficient in a temperature range of 30 to 380 ° C.. 歪点は、ASTM C336−71の方法に基づいて測定した。 The strain point was measured according to the method of ASTM C336-71. 10 2.5ポイズ温度は、周知の白金球引き上げ法により高温粘度である10 2.5ポイズの温度を測定した。 10 2.5 poise temperature was measured the temperature of 10 2.5 poise at a high temperature viscosity by known platinum ball pulling method. 液相温度は、白金ボートに297〜500μmの粒径を有するガラス粉末を入れ、これを温度勾配炉内で48時間保持し、失透が析出した時の温度を観察によって求めた。 Liquidus temperature, put a glass powder having a particle size of 297~500μm in a platinum boat, which was held at a temperature gradient furnace for 48 hours, was determined by observing the temperature at which devitrification was precipitated. また液相温度における粘度は、失透が析出した時のガラスの粘度を求めた。 The viscosity at the liquidus temperature were also determined the viscosity of the glass when the devitrification was precipitated. 耐酸性は、ガラス基板を薬液中に浸漬した後でガラス表面を目視で観察し、全く変化がない場合は○とした。 Acid resistance, the glass substrate was visually observed surface of the glass after immersion in the chemical solution, if there is no no change was ○. 尚、薬液による処理は、10%塩酸を用いて80℃、3時間の条件で行った。 Note that treatment with the chemical solution, 80 ° C. with 10% hydrochloric acid was carried out under the conditions of 3 hours. アルカリ溶出量は、JIS R3502に記載の方法に基づいて測定した。 Alkali elution amount was measured based on the method described in JIS R3502.

次に表1の試料No. The samples of Table 1 No. 1〜3のガラスを溶融してから、オーバーフローダウンドロー法で板状に成形し、1000×1000×0.7mmのガラス基板を作製した後、その表面うねりと表面粗さを測定した。 After melting the 1-3 of the glass, and molded into a plate by an overflow down draw method, after manufacturing the glass substrate 1000 × 1000 × 0.7 mm, to measure the surface waviness and the surface roughness. 結果を表3に示す。 The results are shown in Table 3.

表3から明らかなように、各ガラス基板の表面うねりは0.04μm以下、表面粗さは1〜2Åであり、いずれも高い表面品位を備えていた。 As apparent from Table 3, the surface waviness of the glass substrate is 0.04μm or less, the surface roughness is 1 to 2 A, were both equipped with a high surface quality. 尚、表面うねりは、SEMI STD D15−1296「FPDガラス基板の表面うねりの測定方法」に準拠した方法で測定し、測定時のカットオフは0.8〜8mm、ガラス基板の引き出し方向に対して垂直な方向に測定し、うねりの最大値を求めた。 The surface waviness was measured by a method according to SEMI STD D15-1296 "method of measuring the surface waviness of FPD glass substrate", cut-off during the measurement 0.8~8Mm, relative to the drawing direction of the glass substrate measured in a direction perpendicular to the maximum value of the waviness. また表面粗さは、SEMI D7−94「FPDガラス基板の表面粗さの測定方法」に準拠した方法で測定し、測定時のカットオフは0.08mm、測定長は0.4mmとした。 The surface roughness is measured by a method according to SEMI D7-94 "Measurement method of surface roughness of FPD glass substrate", cut-off at the time of measurement was 0.08 mm, measuring length and 0.4 mm.

また上記ガラス基板の両方の透光面に、スパッタ法によってSiO 2膜を形成したところ、平均厚みが1000Åの均質な膜が得られた。 Further to the translucent surface of both of the glass substrate, was formed a SiO 2 film by sputtering, the average thickness was obtained a uniform film of 1000 Å.

本発明のガラス基板は、液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ、プラズマディスプレイ等のフラットパネルディスプレイ、電荷結合素子(CCD)、等倍近接型固体撮像素子(CIS)、CMOSイメージセンサー等の各種イメージセンサー、ハードディスク、フィルター等に適用でき、特にTV用液晶ディスプレイに好適である。 Glass substrate of the present invention, a liquid crystal display, an organic EL display, a plasma display such as a flat panel display, charge-coupled device (CCD), an equal magnification proximity-type solid-state image pickup device (CIS), various image sensors such as CMOS image sensors, the hard disk can be applied to a filter or the like, it is particularly suitable for TV liquid crystal display.

Claims (12)

  1. 歪点が530〜630℃、10 2.5 dPa・sに相当する温度が1370〜1520℃、液相温度における粘度が100000ポアズ以上のガラスからなり、透光面が無研磨面であることを特徴とするガラス基板。 Strain point five hundred and thirty to six hundred thirty ° C., 10 2.5 temperature corresponding to dPa · s is 1370-1,520 ° C., a viscosity at the liquidus temperature is 100000 poises or more glass, and wherein the translucent surface is a non-polished surface glass substrate.
  2. ガラスが、質量%で、SiO 2 50〜70%、Al 23 1〜20%、B 23 0〜15%、アルカリ金属酸化物 1〜25%、アルカリ土類金属酸化物 0〜30%を含有することを特徴とする請求項1に記載のガラス基板。 Glass, in mass%, SiO 2 50~70%, Al 2 O 3 1~20%, B 2 O 3 0~15%, alkali metal oxides 1% to 25%, an alkaline earth metal oxide 0 - 30 glass substrate according to claim 1, characterized in that% contain.
  3. ガラスが、質量%で、SiO 2 50〜65%、Al 23 2〜15%、B 23 0〜10%、アルカリ金属酸化物 2〜20%、アルカリ土類金属酸化物 2〜25%を含有することを特徴とする請求項1又は2に記載のガラス基板。 Glass, in mass%, SiO 2 50~65%, Al 2 O 3 2~15%, B 2 O 3 0~10%, alkali metal oxides 2-20% alkaline earth metal oxide 2-25 glass substrate according to claim 1 or 2, characterized in that% contain.
  4. 透光面の表面うねりが0.05μm以下、表面粗さが5Å以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のガラス基板。 Surface waviness of the transparent surface is 0.05μm or less, the glass substrate according to claim 1, the surface roughness is equal to or is 5Å less.
  5. ヤング率が65GPa以上であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のガラス基板。 Glass substrate according to claim 1, the Young's modulus is equal to or not less than 65 GPa.
  6. 一方又は両方の透光面に、アルカリバリア膜が形成されてなることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のガラス基板。 One or both of the light transmitting surface, a glass substrate according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the alkali barrier film is formed.
  7. 液晶ディスプレイ用ガラス基板として用いられることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のガラス基板。 Glass substrate according to claim 1, characterized in that it is used as a glass substrate for a liquid crystal display.
  8. 質量%で、SiO 2 50〜70%、Al 23 1〜20%、B 23 0〜15%、アルカリ金属酸化物 1〜25%、アルカリ土類金属酸化物 0〜30%を含有するガラスとなるように原料を調製し、溶融した後、ダウンドロー法で板状に成形することによって、歪点が530〜630℃、10 2.5 dPa・sに相当する温度が1370〜1520℃、液相温度における粘度が100000ポアズ以上のガラス基板を製造することを特徴とするガラス基板の製造方法。 By mass%, containing SiO 2 50~70%, Al 2 O 3 1~20%, B 2 O 3 0~15%, alkali metal oxides 1% to 25%, 0 to 30% alkaline earth metal oxides the raw material so that the glass was prepared for, after melting, by molding into a plate shape by the down draw method, the strain point is from 530 to 630 ° C., a temperature corresponding to 10 2.5 dPa · s is 1370 to 1520 ° C., method of manufacturing a glass substrate, wherein a viscosity at the liquidus temperature to produce a glass substrate to 100,000 poise.
  9. ガラスが、質量%で、SiO 2 50〜65%、Al 23 2〜15%、B 23 0〜10%、アルカリ金属酸化物 2〜20%、アルカリ土類金属酸化物 2〜25%を含有することを特徴とする請求項8に記載のガラス基板の製造方法。 Glass, in mass%, SiO 2 50~65%, Al 2 O 3 2~15%, B 2 O 3 0~10%, alkali metal oxides 2-20% alkaline earth metal oxide 2-25 process for producing a glass substrate according to claim 8, characterized in that it contains%.
  10. ダウンドロー法がオーバーフローダウンドロー法であることを特徴とする請求項8又は9記載のガラス基板の製造方法 Method of manufacturing a glass substrate according to claim 8 or 9, wherein the down-draw method is characterized in that it is a overflow down draw method
  11. 透光面が無研磨面であり、その表面うねりが0.05μm以下、表面粗さが5Å以下であることを特徴とする請求項8〜10のいずれかに記載のガラス基板の製造方法。 Translucent surface is unpolished surface, the surface waviness 0.05μm or less, a glass substrate manufacturing method according to claim 8, wherein the surface roughness is 5Å less.
  12. ガラス基板が、液晶ディスプレイ用ガラス基板として用いられることを特徴とする請求項8〜11のいずれかに記載のガラス基板の製造方法。 Glass substrate, method of manufacturing a glass substrate according to any one of claims 8 to 11, characterized in that it is used as a glass substrate for a liquid crystal display.
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