JP2013256442A - Glass substrate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液晶ディスプレイ(LCD)、エレクトロルミネセンス(EL)ディスプレイ、プラズマディスプレイパネル(PDP)、各種電子放出素子を有する各種形式のフィールドエミッションディスプレイ(FED)等のフラットパネルディスプレイ用基板に好適なガラス基板に関するものである。 The present invention is suitable for a flat panel display substrate such as a liquid crystal display (LCD), an electroluminescence (EL) display, a plasma display panel (PDP), and various types of field emission displays (FED) having various electron-emitting devices. It relates to a glass substrate.
薄膜トランジスタ型アクティブマトリクスLCD(TFT−LCD)等の電子デバイスは、薄型で消費電力も少ないことから、カーナビゲーション、デジタルカメラのファインダー、更にはパソコンのモニター、テレビ等の様々な用途に使用されている。一般的に、TFT−LCD用ガラス基板の材質として、実質的にアルカリ金属酸化物を含有しないアルミノホウ珪酸ガラスが使用されており、これまでに種々のガラス組成が提案されている(特許文献1〜3参照)。 Electronic devices such as thin-film transistor active matrix LCDs (TFT-LCDs) are thin and have low power consumption, so they are used in various applications such as car navigation, digital camera viewfinders, personal computer monitors, and televisions. . In general, aluminoborosilicate glass that does not substantially contain an alkali metal oxide is used as a material for a glass substrate for TFT-LCD, and various glass compositions have been proposed so far (Patent Documents 1 to 3). 3).
ところで、TFT−LCDパネルメーカーでは、ガラスメーカーで成形されたガラス基板(素板)の上に複数個分のデバイスを作製した後、デバイス毎に分割切断し、製品を採取することにより、生産性の向上、コストダウンを図っている。近年、パソコンのモニター、テレビ等は、画面サイズが大型化してきており、これらのデバイスを多面取りするために、大型のガラス基板が要求されている。 By the way, the TFT-LCD panel manufacturer produces a plurality of devices on a glass substrate (base plate) formed by a glass manufacturer, and then divides and cuts each device, and collects the product. Improvement and cost reduction. In recent years, the screen size of personal computer monitors, televisions, and the like has increased, and a large glass substrate is required in order to obtain a large number of these devices.
既述の通り、近年、ガラス基板の基板寸法は大きくなる傾向にあり、現在では、基板寸法が2000mm×2000mm以上のガラス基板が用いられつつある。しかし、ガラス基板の基板寸法が大きくなると、溶融欠陥検査を適正に行うことが困難になり、溶融欠陥がないガラス基板を得にくくなる。 As described above, in recent years, the substrate size of the glass substrate tends to increase, and at present, a glass substrate having a substrate size of 2000 mm × 2000 mm or more is being used. However, when the substrate size of the glass substrate is increased, it becomes difficult to appropriately perform the melting defect inspection, and it becomes difficult to obtain a glass substrate having no melting defect.
具体的に説明すると、ガラス基板の溶融欠陥検査は、ガラス基板の一方の基板端面から光を入射し、他方の基板端面側(非入射側)まで透過した光を検出することで行われている。この方法では、溶融欠陥がガラス基板に存在している場合、一方の基板端面から入射した光が溶融欠陥に当たって散乱するため、この散乱光をガラス基板の表面から目視、或いはCCDカメラ等で観察、測定することにより、溶融欠陥の有無を検出することができる。端面方向に限定して入射光を導入すれば、光源の光が検出精度に影響を与え難くなり、その結果、溶融欠陥検査を高精度化することができる。しかし、ガラス基板の基板寸法が大きくなると、他方の基板端面側(非入射側)に到達するための経路長が長くなり、入射した光がガラスに吸収される割合が大きくなるため、ガラス基板を透過する光量が低下し、その結果、溶融欠陥がガラス基板に存在していても、他方の基板端面側(非入射側)で十分な照度を得ることができず、溶融欠陥を検出し難くなる。この問題は、ガラス基板の基板寸法が1100mm×1250mm以上、特に2000mm×2000mm以上になると顕著になる。 More specifically, the glass substrate melting defect inspection is performed by detecting light incident from one substrate end surface of the glass substrate and transmitted to the other substrate end surface side (non-incident side). . In this method, when a melted defect exists in the glass substrate, light incident from one substrate end face is scattered upon being hit by the melted defect, so this scattered light is visually observed from the surface of the glass substrate, or observed with a CCD camera, By measuring, the presence or absence of a melt defect can be detected. If incident light is introduced only in the end face direction, the light from the light source hardly affects the detection accuracy, and as a result, the melting defect inspection can be made highly accurate. However, as the substrate size of the glass substrate increases, the path length for reaching the other substrate end face side (non-incident side) becomes longer, and the rate at which incident light is absorbed by the glass increases. As a result, the amount of light transmitted decreases, and even if a melt defect exists on the glass substrate, sufficient illuminance cannot be obtained on the other substrate end surface side (non-incident side), making it difficult to detect the melt defect. . This problem becomes remarkable when the substrate size of the glass substrate is 1100 mm × 1250 mm or more, particularly 2000 mm × 2000 mm or more.
基板寸法が大きいガラス基板において、溶融欠陥の検出精度を向上させるために、光源側の照度を上げる方策も想定されるが、光源側の照度を上げ過ぎると、逆に光を入射する基板端面近傍が明るくなり過ぎて、微細な溶融欠陥を検出し難くなり、結局のところ、有効な解決策にはならない。 In order to improve the detection accuracy of melting defects in glass substrates with large substrate dimensions, a measure to increase the illuminance on the light source side is also assumed, but if the illuminance on the light source side is excessively increased, the vicinity of the substrate end face where light is incident on the contrary Becomes too bright, making it difficult to detect fine flaws and, after all, is not an effective solution.
そこで、本発明は、基板寸法が1100mm×1250mm以上、特に2000mm×2000mm以上である場合に、ガラス基板全面に渡って、溶融欠陥検査を適正に行うことにより、溶融欠陥がない大型のガラス基板を得ることを技術的課題とする。 Therefore, the present invention provides a large glass substrate having no melting defect by appropriately performing a melting defect inspection over the entire surface of the glass substrate when the substrate dimension is 1100 mm × 1250 mm or more, particularly 2000 mm × 2000 mm or more. Making it a technical issue.
本発明者等は、鋭意努力の結果、ガラス基板の基板寸法が大きい場合において、経路長(厚み)50mmにおける波長500〜800nmの透過率を指標にすれば、溶融欠陥検査の検査精度を評価できることを見出すとともに、経路長50mmにおける波長500〜800nmの透過率を規制することにより、上記技術的課題を解決できることを見出し、本発明として提案するものである。すなわち、本発明のガラス基板は、基板寸法が1100mm×1250mm以上であり、且つ経路長50mmにおける波長500〜800nmの透過率が80%以上であることを特徴とする。ここで、「基板寸法」とは、ガラス基板の表裏面の内、一方の面の面積を指す。また、「経路長50mmにおける波長500〜800nmの透過率が80%以上」とは、波長500〜800nmの全域において、透過率が80%以上であることを意味する。 As a result of diligent efforts, the present inventors can evaluate the inspection accuracy of the melt defect inspection by using the transmittance at a wavelength of 500 to 800 nm at a path length (thickness) of 50 mm as an index when the substrate size of the glass substrate is large. The inventors have found that the above technical problem can be solved by regulating the transmittance of a wavelength of 500 to 800 nm at a path length of 50 mm, and propose the present invention. That is, the glass substrate of the present invention is characterized in that the substrate size is 1100 mm × 1250 mm or more, and the transmittance at a wavelength of 500 to 800 nm at a path length of 50 mm is 80% or more. Here, the “substrate dimension” refers to the area of one surface of the front and back surfaces of the glass substrate. Further, “transmittance at a wavelength of 500 to 800 nm at a path length of 50 mm is 80% or more” means that the transmittance is 80% or more in the entire wavelength range of 500 to 800 nm.
ガラス基板の基板寸法が1100mm×1250mm以上の場合に、経路長50mmにおける波長500〜800nmの透過率を80%以上に規制すれば、ガラス基板の一方の基板端面に入射した光がガラスに吸収される割合が小さくなり、他方の基板端面側(非入射側)までの経路長が長くても、ガラス基板を透過する光量の低下を抑制することができ、つまり他方の基板端面側(非入射側)近傍で十分な照度を得ることができ、その結果、ガラス基板全面に渡って、溶融欠陥を適正に検出することができる。 When the substrate size of the glass substrate is 1100 mm × 1250 mm or more, if the transmittance at a wavelength of 500 to 800 nm at a path length of 50 mm is regulated to 80% or more, the light incident on one end face of the glass substrate is absorbed by the glass. Even if the path length to the other substrate end surface side (non-incident side) is long, it is possible to suppress a decrease in the amount of light transmitted through the glass substrate, that is, the other substrate end surface side (non-incident side) ) A sufficient illuminance can be obtained in the vicinity, and as a result, a melting defect can be detected properly over the entire surface of the glass substrate.
第二に、本発明のガラス基板は、25μm以上の溶融欠陥を含有しないことに特徴付けられる。このようにすれば、ガラス基板に起因する画像欠陥を低減できるため、ディスプレイの高精細化、高性能化に適切に対応することができる。ここで、「溶融欠陥」には、未溶解原料、耐火物の混入、失透ブツ、気泡等が含まれる。 Secondly, the glass substrate of the present invention is characterized by not containing a melting defect of 25 μm or more. In this way, since image defects caused by the glass substrate can be reduced, it is possible to appropriately cope with higher definition and higher performance of the display. Here, the “melting defect” includes undissolved raw materials, refractory mixture, devitrification, bubbles and the like.
第三に、本発明のガラス基板は、ガラス組成中にFe2O3を0.001〜0.03質量%含有することに特徴付けられる。ここで、本発明でいう「Fe2O3」には、Fe3+の状態で存在する酸化鉄のみならず、Fe2+の状態で存在する酸化鉄も含む。なお、Fe2+の状態で存在する酸化鉄は、Fe2O3に換算した上で表記する。 Third, the glass substrate of the present invention is characterized by containing 0.001 to 0.03% by mass of Fe 2 O 3 in the glass composition. Here, “Fe 2 O 3 ” in the present invention includes not only iron oxide existing in the state of Fe 3+ but also iron oxide existing in the state of Fe 2+ . Note that iron oxide present in the form of Fe 2+ is denoted on in terms of Fe 2 O 3.
第四に、本発明のガラス基板は、基板端面の平均表面粗さRaが1μm以下であることに特徴付けられる。ここで、「基板端面の平均表面粗さRa」とは、JIS B0601:2001に準拠した方法により測定した値を指し、評価長さ8mm、カットオフ値λc=0.8mm、カットオフ比λc/λs=100の条件で測定した値を指す。 Fourth, the glass substrate of the present invention is characterized in that the average surface roughness Ra of the substrate end face is 1 μm or less. Here, “average surface roughness Ra of the substrate end face” refers to a value measured by a method in accordance with JIS B0601: 2001, an evaluation length of 8 mm, a cutoff value λc = 0.8 mm, and a cutoff ratio λc / The value measured under the condition of λs = 100.
第五に、本発明のガラス基板は、基板表面が無研磨であり、且つうねりが0.1μm以下であることに特徴付けられる。ここで、「基板表面が無研磨」とは、ガラス基板の端面を除き、少なくともガラス基板の表面(優先保証面)、好ましくはガラス基板の表裏両面が無研磨であることを意味する。また、「うねり」とは、触針式の表面形状測定装置を用いて、JIS B−0610に記載のWCA(ろ波中心線うねり)を測定した値であり、この測定は、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300mmの長さで測定したものである。 Fifth, the glass substrate of the present invention is characterized in that the substrate surface is unpolished and the undulation is 0.1 μm or less. Here, “the substrate surface is unpolished” means that at least the surface of the glass substrate (priority guarantee surface), preferably both the front and back surfaces of the glass substrate are unpolished, except for the end surface of the glass substrate. “Waviness” is a value obtained by measuring WCA (filtered centerline waviness) described in JIS B-0610 using a stylus type surface shape measuring device. This measurement is based on SEMI STD D15- 1296 "Measurement method of surface waviness of FPD glass substrate" Measured with a measurement cutoff of 0.8 to 8mm and a length of 300mm in the direction perpendicular to the drawing direction of the glass substrate. It is a thing.
第六に、本発明のガラス基板は、オーバーフローダウンドロー法で成形されてなることに特徴付けられる。このようにすれば、無研磨で基板表面が平滑なガラス基板を得ることができる。 Sixth, the glass substrate of the present invention is characterized by being formed by an overflow down draw method. In this way, it is possible to obtain a glass substrate that is unpolished and has a smooth substrate surface.
第七に、本発明のガラス基板は、ガラス組成として、下記酸化物換算の質量%で、SiO2 50〜80%、B2O3 0〜20%、MgO 0〜15%、CaO 0〜15%、SrO 0〜15%、BaO 0〜15%、Na2O 0〜15%、K2O 0〜10%、Fe2O3 0.001〜0.03%含有することに特徴付けられる。 Seventh, the glass substrate of the present invention has a glass composition in terms of mass% in terms of the following oxides: SiO 2 50-80%, B 2 O 3 0-20%, MgO 0-15%, CaO 0-15. %, SrO 0~15%, BaO 0~15 %, Na 2 O 0~15%, K 2 O 0~10%, characterized in that it contains Fe 2 O 3 0.001~0.03%.
第八に、本発明のガラス基板は、ガラス組成として、B2O3を3〜20質量%含有し、且つ実質的にアルカリ金属酸化物(Li2O、Na2O、K2O)を含有しないことに特徴付けられる。ここで、「実質的にアルカリ金属酸化物を含有しない」とは、ガラス組成中のアルカリ金属酸化物の含有量が1000ppm(質量)以下の場合を指す。 Eighth, the glass substrate of the present invention contains 3 to 20% by mass of B 2 O 3 as a glass composition, and substantially contains an alkali metal oxide (Li 2 O, Na 2 O, K 2 O). It is characterized by not containing. Here, “substantially does not contain an alkali metal oxide” refers to a case where the content of the alkali metal oxide in the glass composition is 1000 ppm (mass) or less.
第九に、本発明のガラス基板は、ディスプレイに用いることに特徴付けられる。 Ninth, the glass substrate of the present invention is characterized by being used for a display.
第十に、本発明のガラス基板は、液晶ディスプレイまたは有機ELディスプレイに用いることに特徴付けられる。 Tenth, the glass substrate of the present invention is characterized by being used for a liquid crystal display or an organic EL display.
本発明のガラス基板において、基板寸法は1100mm×1250mm以上、好ましくは1500mm×1800mm以上、より好ましくは1870mm×2200mm以上、更に好ましくは2350×2500mm以上、特に好ましくは2400×2800mm以上、最も好ましくは2850×3050mm以上である。つまり、ガラス基板の基板寸法が大きい程、本発明がもたらす効果が大きくなる。ガラス基板の基板寸法が大きくなる程、溶融欠陥検査に必要な経路長が長くなるため、溶融欠陥を検査するために必要な照度を得ることが困難になる。しかし、本発明のガラス基板は、経路長50mmにおける波長500〜800nmの透過率が高いため、基板寸法が大きくても、ガラス基板中の溶融欠陥を確実に検出することができる。なお、本発明のガラス基板において、基板寸法の上限は特に設定されないが、ガラス基板の生産性を考慮すれば、4000mm×4000mm以下であることが好ましい。 In the glass substrate of the present invention, the substrate size is 1100 mm × 1250 mm or more, preferably 1500 mm × 1800 mm or more, more preferably 1870 mm × 2200 mm or more, further preferably 2350 × 2500 mm or more, particularly preferably 2400 × 2800 mm or more, and most preferably 2850. X3050 mm or more. That is, the larger the substrate size of the glass substrate, the greater the effect brought by the present invention. As the substrate size of the glass substrate increases, the path length necessary for the inspection of the melting defect becomes longer, so that it becomes difficult to obtain the illuminance necessary for inspecting the melting defect. However, since the glass substrate of the present invention has a high transmittance at a wavelength of 500 to 800 nm at a path length of 50 mm, it is possible to reliably detect melting defects in the glass substrate even if the substrate size is large. In the glass substrate of the present invention, the upper limit of the substrate size is not particularly set, but it is preferably 4000 mm × 4000 mm or less in consideration of the productivity of the glass substrate.
本発明のガラス基板において、経路長50mmにおける波長500〜800nmの透過率が80%以上、好ましくは81%以上、より好ましくは82%以上、更に好ましくは83%以上である。このようにすれば、ガラス基板の基板寸法が大きい場合に溶融欠陥検査を適正に行うことができ、ガラス基板に存在する溶融欠陥を確実に検出することができる。 In the glass substrate of the present invention, the transmittance at a wavelength of 500 to 800 nm at a path length of 50 mm is 80% or more, preferably 81% or more, more preferably 82% or more, and still more preferably 83% or more. If it does in this way, when the board | substrate dimension of a glass substrate is large, a fusion defect inspection can be performed appropriately and the fusion defect which exists in a glass substrate can be detected reliably.
本発明のガラス基板は、25μm以上(好ましくは20μm以上、より好ましくは15μm以上)の溶融欠陥を含有しないことが好ましい。ガラス基板に25μm以上の溶融欠陥が存在すれば、ディスプレイの高精細化、高性能化を図る上で障害になり得る。本発明のガラス基板は、基板寸法が大きくても、溶融欠陥検査を適正に行うことができるため、25μm以上の溶融欠陥を含有するガラス基板を容易に検出することができる。 The glass substrate of the present invention preferably does not contain melting defects of 25 μm or more (preferably 20 μm or more, more preferably 15 μm or more). If a glass substrate has a melting defect of 25 μm or more, it may be an obstacle to increase the definition and performance of the display. Since the glass substrate of the present invention can appropriately perform a melting defect inspection even when the substrate size is large, a glass substrate containing a melting defect of 25 μm or more can be easily detected.
Fe2O3は、不純物としてガラス原料等に含まれる成分である。ガラス組成中において、酸化鉄は、主にFe2+とFe3+の二つの状態で存在する。Fe3+は可視域〜紫外域(350〜450nm付近)、Fe2+は600〜1000nmの長波長域で光の吸収を生じさせる。Fe2+とFe3+の存在比率は、溶融条件(溶融温度、溶融雰囲気、溶融時間等)、ガラス原料および不純物等の種々の要因により変化する。したがって、経路長50mmにおける波長500〜800nmの透過率は、ガラス組成中のFe2O3の含有量で一義的に決定されるものではない。しかし、Fe2O3の含有量を0.03%以下、好ましくは0.025%以下、より好ましくは0.02%以下に規制すると、経路長50mmにおける波長500〜800nmの透過率を80%以上に規制しやすくなる。 Fe 2 O 3 is a component contained in the glass raw material or the like as an impurity. In the glass composition, iron oxide exists mainly in two states, Fe 2+ and Fe 3+ . Fe 3+ causes light absorption in the visible region to the ultraviolet region (around 350 to 450 nm), and Fe 2+ in the long wavelength region of 600 to 1000 nm. The abundance ratio of Fe 2+ and Fe 3+ varies depending on various factors such as melting conditions (melting temperature, melting atmosphere, melting time, etc.), glass raw materials and impurities. Therefore, the transmittance at a wavelength of 500 to 800 nm at a path length of 50 mm is not uniquely determined by the content of Fe 2 O 3 in the glass composition. However, when the content of Fe 2 O 3 is regulated to 0.03% or less, preferably 0.025% or less, more preferably 0.02% or less, the transmittance at a wavelength of 500 to 800 nm at a path length of 50 mm is 80%. This makes it easier to regulate.
Fe2O3の含有量をゼロにすれば、経路長50mmにおける波長500〜800nmの透過率を高めることができる。しかし、このような場合、高純度のガラス原料を使用するとともに、ガラス基板の製造工程を厳密に管理し、Fe2O3の不純物の含有量をゼロにしなければならないため、ガラス基板の製造コストが不当に上昇し、現実的ではない。よって、ガラス基板の製造コストを考慮すれば、Fe2O3の含有量を0.001%以上(好ましくは0.005%以上、より好ましくは0.006%以上、更に好ましくは0.007%以上)に規制するのが好ましい。 If the content of Fe 2 O 3 is made zero, the transmittance at a wavelength of 500 to 800 nm at a path length of 50 mm can be increased. However, in such a case, since a high-purity glass raw material is used, the manufacturing process of the glass substrate must be strictly controlled, and the content of impurities in Fe 2 O 3 must be zero. Is unreasonable and unrealistic. Therefore, considering the manufacturing cost of the glass substrate, the content of Fe 2 O 3 is 0.001% or more (preferably 0.005% or more, more preferably 0.006% or more, and further preferably 0.007%. It is preferable to regulate the above.
Fe2O3以外にも可視域で光を吸収、或いは可視域で光の吸収を強める成分、例えば遷移金属酸化物の含有量をできるだけ低減するのが好ましい。例えば、CeO2の含有量を0.1%以下(好ましくは0.05%以下、より好ましくは0.01%以下)に規制するのが好ましい。ただし、Fe2O3の場合と同様にして、ガラス基板の製造コストを考慮すれば、CeO2の含有量を0.001%以上に規制するのが好ましい。また、TiO2の含有量を0.1%以下(好ましくは0.05%以下、より好ましくは0.01%以下)に規制するのが好ましい。ただし、ガラス基板の製造コストを考慮すれば、TiO2の含有量を0.001%以上に規制するのが好ましい。さらに、NiOの含有量を0.05%以下(好ましくは0.01%以下、より好ましくは0.005%以下)に規制するのが好ましい。ただし、ガラス基板の製造コストを考慮すれば、NiOの含有量を0.001%以上に規制するのが好ましい。 In addition to Fe 2 O 3 , it is preferable to reduce the content of a component that absorbs light in the visible region or enhances light absorption in the visible region, such as a transition metal oxide, as much as possible. For example, the CeO 2 content is preferably regulated to 0.1% or less (preferably 0.05% or less, more preferably 0.01% or less). However, similarly to the case of Fe 2 O 3 , considering the manufacturing cost of the glass substrate, the CeO 2 content is preferably regulated to 0.001% or more. Further, the content of TiO 2 is preferably regulated to 0.1% or less (preferably 0.05% or less, more preferably 0.01% or less). However, considering the manufacturing cost of the glass substrate, the content of TiO 2 is preferably regulated to 0.001% or more. Furthermore, the content of NiO is preferably regulated to 0.05% or less (preferably 0.01% or less, more preferably 0.005% or less). However, considering the manufacturing cost of the glass substrate, the content of NiO is preferably regulated to 0.001% or more.
本発明のガラス基板において、基板表面は無研磨であることが好ましい。基板表面が無研磨であれば、研磨工程が省略されているため、ガラス基板の製造コストを大幅に下げることができる。また、本発明のガラス基板において、うねりは0.1μm以下(好ましくは0.05μm以下、より好ましくは0.03μm以下、更に好ましくは0.01μm以下)であることが好ましい。ガラス基板のうねりが0.1μmより大きいと、LCD等の製造工程において、セルギャップのバラツキの要因となり、表示ムラを引き起こすおそれがある。なお、製造条件を調整した上でオーバーフローダウンドロー法でガラス基板を成形すれば、基板表面が無研磨であり、且つうねりが0.1μm以下のガラス基板を得ることができる。 In the glass substrate of the present invention, the substrate surface is preferably unpolished. If the substrate surface is unpolished, the polishing process is omitted, so that the manufacturing cost of the glass substrate can be greatly reduced. In the glass substrate of the present invention, the swell is preferably 0.1 μm or less (preferably 0.05 μm or less, more preferably 0.03 μm or less, still more preferably 0.01 μm or less). If the waviness of the glass substrate is larger than 0.1 μm, it may cause variations in the cell gap in the manufacturing process of LCDs and the like, which may cause display unevenness. In addition, if a glass substrate is shape | molded by the overflow downdraw method after adjusting manufacturing conditions, the substrate surface can be obtained without a grinding | polishing and a wave | undulation of 0.1 micrometer or less.
本発明のガラス基板において、基板端面の平均表面粗さRaは、1μm以下が好ましく、0.5μm以下がより好ましい。ガラス基板の溶融欠陥検査は、ガラス基板の一方の基板端面に光を入射し、他方の基板端面側(非入射側)に到達する光の照度を測定する。よって、ガラス基板の基板端面の表面状態は溶融欠陥検査に少なからず影響を与える。基板端面の平均表面粗さRaが1μmより大きいと、基板端面で光が散乱し、溶融欠陥検査の検査精度が低下しやすくなる。 In the glass substrate of the present invention, the average surface roughness Ra of the substrate end face is preferably 1 μm or less, and more preferably 0.5 μm or less. In the melting defect inspection of a glass substrate, light is incident on one substrate end surface of the glass substrate, and the illuminance of light reaching the other substrate end surface side (non-incident side) is measured. Therefore, the surface state of the substrate end surface of the glass substrate has a considerable influence on the melting defect inspection. If the average surface roughness Ra of the substrate end face is larger than 1 μm, light is scattered at the end face of the substrate, and the inspection accuracy of the melt defect inspection tends to be lowered.
LCDまたは有機ELディスプレイに用いられるガラス基板は、以下のような特性も要求される。
(1)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。
(2)成膜、アニール等の熱処理工程で熱収縮しないこと。そのため高い歪点を有すること。
(3)ガラス基板として好ましくない溶融欠陥が発生しないよう、ガラスの溶融性や成形性に優れていること。
A glass substrate used for an LCD or an organic EL display is also required to have the following characteristics.
(1) To have chemical resistance that does not deteriorate due to various acids, alkalis, and other chemicals used in the photoetching process.
(2) No heat shrinkage in heat treatment processes such as film formation and annealing. Therefore, it must have a high strain point.
(3) The glass has excellent meltability and moldability so as not to cause undesirable melting defects as a glass substrate.
本発明のガラス基板は、80℃の10%HCl水溶液に3時間浸漬したとき、目視による表面観察で白濁、荒れが認められないことが好ましい。また、本発明のガラス基板は、20℃の63BHF溶液(HF:6質量%,NH4F:30質量%)に15分間浸漬したとき、目視による表面観察で白濁、荒れが認められないことが好ましい。TFT−LCD用ガラス基板の表面には、透明導電膜、絶縁膜、半導体膜、金属膜等が成膜され、しかもフォトエッチングにより種々の回路やパターンが形成される。また、これらの成膜工程、或いはフォトエッチング工程において、種々の熱処理や薬品処理がガラス基板に施される。一般的に、TFTアレイプロセスでは、成膜工程→レジストパターン形成工程→エッチング工程→レジスト剥離工程の一連のプロセスが繰り返される。その際、エッチング液として、Al、Mo系膜のエッチングにはリン酸系溶液、ITO系膜のエッチングには王水(HCl+HNO3)系溶液、SiNx、SiO2膜等のエッチングにはBHF溶液等の多種多様の薬液が使用され、これらは低コスト化を考慮して、使い捨てではなく、循環の液系フローとなっている。ガラス基板の耐薬品性が低いと、エッチングの際、薬液とガラス基板の反応生成物が、循環の液系フローのフィルターを詰まらせたり、不均質エッチングによってガラス基板表面に白濁が生じ、或いはエッチング液の成分が変化することによって、エッチングレートが不安定になる等の様々な問題を引き起こす可能性がある。 When the glass substrate of the present invention is immersed in a 10% HCl aqueous solution at 80 ° C. for 3 hours, it is preferable that no white turbidity or roughness is observed by visual observation of the surface. In addition, when the glass substrate of the present invention is immersed in a 63 BHF solution (HF: 6 mass%, NH 4 F: 30 mass%) at 20 ° C. for 15 minutes, white turbidity and roughness may not be observed by visual observation of the surface. preferable. A transparent conductive film, an insulating film, a semiconductor film, a metal film, and the like are formed on the surface of the glass substrate for TFT-LCD, and various circuits and patterns are formed by photoetching. In these film forming steps or photoetching steps, various heat treatments and chemical treatments are performed on the glass substrate. In general, in the TFT array process, a series of processes including a film forming process, a resist pattern forming process, an etching process, and a resist stripping process are repeated. At that time, as an etchant, a phosphoric acid solution is used for etching Al and Mo films, an aqua regia (HCl + HNO 3 ) solution is used for etching ITO films, a BHF solution is used for etching SiNx, SiO 2 films, and the like. A wide variety of chemical solutions are used, and these are not disposable but a circulating liquid system flow in consideration of cost reduction. If the chemical resistance of the glass substrate is low, the reaction product of the chemical and the glass substrate may clog the filter of the circulating liquid system during etching, or the glass substrate surface may become cloudy due to inhomogeneous etching or etching. Changes in the components of the liquid may cause various problems such as an unstable etching rate.
本発明のガラス基板において、歪点は、好ましくは630℃以上、より好ましくは635℃以上、更に好ましくは640℃以上、最も好ましくは645℃以上である。TFT−LCDの製造工程において、ガラス基板は、高温の熱処理に供される。ガラス基板の歪点が630℃未満であると、例えば、ガラス基板が400〜600℃で熱処理された場合、熱収縮と呼ばれる微小な寸法収縮が生じ、これがTFTの画素ピッチのずれを惹起して表示不良の原因となるおそれがある。また、ガラス基板の歪点が630℃未満であると、ガラス基板の変形、反り等が生じるおそれがある。ここで、「歪点」は、ASTM C336に準拠した方法により測定した値を指す。 In the glass substrate of the present invention, the strain point is preferably 630 ° C. or higher, more preferably 635 ° C. or higher, further preferably 640 ° C. or higher, and most preferably 645 ° C. or higher. In the TFT-LCD manufacturing process, the glass substrate is subjected to high-temperature heat treatment. If the strain point of the glass substrate is lower than 630 ° C., for example, when the glass substrate is heat-treated at 400 to 600 ° C., a minute dimensional shrinkage called thermal shrinkage occurs, which causes a shift in the pixel pitch of the TFT. It may cause a display failure. Moreover, there exists a possibility that a deformation | transformation, a curvature, etc. of a glass substrate may arise that the strain point of a glass substrate is less than 630 degreeC. Here, “strain point” refers to a value measured by a method based on ASTM C336.
本発明のガラス基板において、液相温度は1200℃以下が好ましく、1150℃以下がより好ましく、1080℃以下が更に好ましく、1050℃以下が特に好ましく、1030℃以下が最も好ましい。一般的に、オーバーフローダウンドロー法は、フロート法等の他の成形方法と比較してガラス成形時の粘度が高いため、ガラスの耐失透性が悪いと、成形中に失透ブツが発生し、ガラス基板に成形し難くなる。具体的には、液相温度が1200℃より高いと、オーバーフローダウンドロー法で成形し難くなり、表面品位が良好なガラス基板を得難くなる。つまり、液相温度が1200℃より高いと、ガラス基板の成形方法に不当な制約が課され、所望の表面品位を有するガラス基板を成形し難くなる。ここで、「液相温度」は、ガラスを粉砕し、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、温度勾配炉中に24時間保持した後、ガラス中に結晶が析出する温度を指す。 In the glass substrate of the present invention, the liquidus temperature is preferably 1200 ° C. or less, more preferably 1150 ° C. or less, still more preferably 1080 ° C. or less, particularly preferably 1050 ° C. or less, and most preferably 1030 ° C. or less. Generally, the overflow down draw method has a higher viscosity at the time of glass molding than other molding methods such as the float method, so if the devitrification resistance of the glass is poor, devitrification will occur during molding. It becomes difficult to form a glass substrate. Specifically, when the liquidus temperature is higher than 1200 ° C., it is difficult to mold by the overflow downdraw method, and it becomes difficult to obtain a glass substrate with good surface quality. That is, when the liquidus temperature is higher than 1200 ° C., an unreasonable restriction is imposed on the glass substrate forming method, and it becomes difficult to form a glass substrate having a desired surface quality. Here, “liquid phase temperature” refers to pulverizing glass, passing through a standard sieve 30 mesh (500 μm), and putting the glass powder remaining on 50 mesh (300 μm) into a platinum boat, and keeping it in a temperature gradient furnace for 24 hours. Later, it refers to the temperature at which crystals precipitate in the glass.
本発明のガラス基板において、102.5dPa・sにおける温度は1575℃以下が好ましく、1560℃以下がより好ましい。ガラスを高温で長時間溶融すれば、ガラス中の泡や異物等の溶融欠陥を低減できるが、高温域での溶融は、ガラス溶融窯への負担を増加させる。例えば、窯に使用されているアルミナやジルコニア等の耐火物は、高温になる程、溶融ガラスにより激しく侵食され、これに付随して窯のライフサイクルも短くなる。また、窯の内部を高温に保つためのランニングコストは、低温で溶融する場合に比べて高くなる。よって、高温域での溶融は、ガラス基板を製造する上で不利である。なお、高温粘度102.5dPa・sにおける溶融ガラスの温度は、溶融温度に相当している。ここで、「102.5dPa・sにおける温度」は、既知の白金引き上げ法で測定した値を指す。 In the glass substrate of the present invention, the temperature at 10 2.5 dPa · s is preferably 1575 ° C. or less, and more preferably 1560 ° C. or less. If the glass is melted at a high temperature for a long time, melting defects such as bubbles and foreign matters in the glass can be reduced, but melting at a high temperature region increases the burden on the glass melting furnace. For example, refractories such as alumina and zirconia used in kilns are eroded violently by molten glass as the temperature rises, and the life cycle of the kiln is shortened accordingly. Moreover, the running cost for maintaining the interior of the kiln at a high temperature is higher than that when melting at a low temperature. Therefore, melting in a high temperature region is disadvantageous in producing a glass substrate. The temperature of the molten glass at a high temperature viscosity of 10 2.5 dPa · s corresponds to the melting temperature. Here, “temperature at 10 2.5 dPa · s” refers to a value measured by a known platinum pulling method.
本発明のガラス基板は、ガラス組成として、下記酸化物換算の質量%で、SiO2 50〜80%、B2O3 0〜20%、MgO 0〜15%、CaO 0〜15%、SrO 0〜15%、BaO 0〜15%、Na2O 0〜15%、K2O 0〜10%、Fe2O3 0.001〜0.03%含有することが好ましく、LCDまたは有機ELディスプレイに用いる場合には、ガラス組成として、下記酸化物換算の質量%で、SiO2 50〜80%、B2O3 3〜20%、MgO 0〜15%、CaO 3〜15%、SrO 0〜15%、BaO 0〜15%、Fe2O3 0.001〜0.03%含有し、且つ実質的にアルカリ金属酸化物を含有しないことが好ましい。 The glass substrate of the present invention has, as a glass composition, mass% in terms of the following oxides: SiO 2 50 to 80%, B 2 O 3 0 to 20%, MgO 0 to 15%, CaO 0 to 15%, SrO 0. ~15%, BaO 0~15%, Na 2 O 0~15%, K 2 O 0~10%, preferably contains Fe 2 O 3 0.001~0.03%, in LCD or organic EL display if used, as a glass composition, in weight percent terms of oxide, SiO 2 50~80%, B 2 O 3 3~20%, 0~15% MgO, CaO 3~15%, SrO 0~15 %, BaO 0 to 15%, Fe 2 O 3 0.001 to 0.03%, and substantially no alkali metal oxide.
本発明のガラス基板のガラス組成範囲を上記のように限定した理由を下記に示す。なお、以下の%表示は、特に断りがある場合を除き、質量%を指す。 The reason why the glass composition range of the glass substrate of the present invention is limited as described above will be described below. In addition, the following% display points out the mass% except the case where there is particular notice.
SiO2は、ガラスのネットワークフォーマーであり、ガラスの耐熱性を向上させる成分であり、具体的には歪点を高くしてガラス基板の熱収縮を小さくする効果がある成分であり、その含有量は50〜80%、好ましくは52〜70%、より好ましくは54〜68%である。SiO2の含有量が多いと、ガラスの高温粘性が高くなり過ぎ、ガラスの溶融性が低下することに加えて、クリストバライトの失透ブツが析出しやすくなる。一方、SiO2の含有量が少ないと、ガラスの耐酸性や歪点が低下する傾向にある。 SiO 2 is a glass network former, and is a component that improves the heat resistance of glass. Specifically, it is a component that has the effect of increasing the strain point and reducing the thermal shrinkage of the glass substrate. The amount is 50-80%, preferably 52-70%, more preferably 54-68%. When the content of SiO 2 is large, the high-temperature viscosity of the glass becomes too high, and the meltability of the glass is lowered, and cristobalite devitrification is likely to precipitate. On the other hand, when the content of SiO 2 is small, the acid resistance and strain point of the glass tend to decrease.
Al2O3は、ガラスの歪点を上昇させ、クリストバライトの失透ブツの析出を抑制し、ガラスの液相温度を低下させる成分であり、その含有量は5〜25%、好ましくは7〜22%、より好ましくは9〜20%である。Al2O3の含有量が多いと、ガラスの耐バッファードフッ酸性(耐BHF性)が低下したり、ガラスの液相温度が上昇してガラス基板を成形し難くなる傾向にある。一方、Al2O3の含有量が少ないと、ガラスの歪点が低下する傾向にある。 Al 2 O 3 is a component that raises the strain point of glass, suppresses the precipitation of devitrified cristobalite, and lowers the liquidus temperature of the glass, and its content is 5 to 25%, preferably 7 to 22%, more preferably 9 to 20%. When the content of Al 2 O 3 is large, the buffered hydrofluoric acid resistance (BHF resistance) of the glass tends to decrease, or the liquidus temperature of the glass tends to increase, making it difficult to mold the glass substrate. On the other hand, when the content of Al 2 O 3 is small, the strain point of the glass tends to decrease.
B2O3は、融剤として作用し、ガラスの粘性を下げ、ガラスの溶融性を改善する成分であり、その含有量は0〜20%、好ましくは3〜20%、より好ましくは5〜15%、更に好ましくは6〜14%、特に好ましくは7〜13%である。ガラス組成中に実質的にアルカリ金属酸化物を含有しない無アルカリガラスの場合、B2O3は必須成分であり、ガラス組成中にB2O3を3%以上、好ましくは6%以上、より好ましくは7%以上含有させる必要がある。B2O3の含有量が多いと、ガラスの歪点が低下したり、ガラスの耐酸性が低下する傾向にある。一方、B2O3の含有量が少ないと、融剤としての効果を得難くなる。 B 2 O 3 is a component that acts as a flux, lowers the viscosity of the glass, and improves the meltability of the glass, and its content is 0 to 20%, preferably 3 to 20%, more preferably 5 to 5%. It is 15%, more preferably 6 to 14%, particularly preferably 7 to 13%. In the case of a non-alkali glass that does not substantially contain an alkali metal oxide in the glass composition, B 2 O 3 is an essential component, and B 2 O 3 in the glass composition is 3% or more, preferably 6% or more. Preferably, it is necessary to contain 7% or more. When there are many content of B 2 O 3, may decrease the strain point of the glass, the acid resistance of the glass tends to decrease. On the other hand, the content of B 2 O 3 is small, becomes difficult to obtain an effect as a flux.
MgOは、ガラスの歪点を低下させずに高温粘性のみを低下させて、ガラスの溶融性を改善する成分であり、その含有量は0〜15%、好ましくは0〜10%、より好ましくは0〜7%、更に好ましくは0〜0.5%である。MgOの含有量が多いと、クリストバライトやエンスタタイトの失透ブツが発生しやすくなる。また、MgOの含有量が多いと、耐BHF性が低下し、フォトエッチング工程でガラス基板が侵食され、その反応生成物がガラス基板の表面に付着し、ガラス基板が白濁しやすくなる。 MgO is a component that reduces only the high temperature viscosity without reducing the strain point of the glass and improves the meltability of the glass, and its content is 0 to 15%, preferably 0 to 10%, more preferably 0 to 7%, more preferably 0 to 0.5%. When the content of MgO is large, cristobalite or enstatite devitrification is likely to occur. Moreover, when there is much content of MgO, BHF resistance will fall, a glass substrate will be eroded by a photo-etching process, the reaction product will adhere to the surface of a glass substrate, and a glass substrate will become cloudy easily.
CaOは、ガラスの歪点を低下させずに高温粘性のみを低下させて、ガラスの溶融性を改善する成分であり、その含有量は0〜15%、好ましくは0〜12%、より好ましくは3〜10%である。無アルカリガラスの場合、CaOは必須成分であり、ガラス組成中にCaOを3%以上含有させる必要がある。CaOの含有量が多いと、耐BHF性が低下することに加えて、ガラスの密度や熱膨張係数が上昇する傾向にある。 CaO is a component that reduces only the high temperature viscosity without reducing the strain point of the glass and improves the meltability of the glass, and its content is 0 to 15%, preferably 0 to 12%, more preferably. 3 to 10%. In the case of alkali-free glass, CaO is an essential component, and it is necessary to contain 3% or more of CaO in the glass composition. When the content of CaO is large, in addition to the decrease in BHF resistance, the density and thermal expansion coefficient of glass tend to increase.
SrOは、ガラスの耐薬品性と耐失透性を向上させる成分であり、その含有量は0〜15%、好ましくは0〜12%、より好ましくは1〜10%である。SrOの含有量が多いと、ガラスの密度や熱膨張係数が上昇する傾向にある。 SrO is a component that improves the chemical resistance and devitrification resistance of glass, and its content is 0 to 15%, preferably 0 to 12%, and more preferably 1 to 10%. When the content of SrO is large, the density and thermal expansion coefficient of glass tend to increase.
BaOは、ガラスの耐薬品性と耐失透性を向上させる成分であり、その含有量は0〜15%、好ましくは0〜12%、より好ましくは0〜10%である。BaOの含有量が多いと、ガラスの密度や熱膨張係数が上昇する傾向にある。 BaO is a component that improves the chemical resistance and devitrification resistance of glass, and its content is 0 to 15%, preferably 0 to 12%, and more preferably 0 to 10%. When there is much content of BaO, it exists in the tendency for the density and thermal expansion coefficient of glass to rise.
アルカリ土類金属酸化物(MgO、CaO、SrO、BaO)は、混合して含有させると、ガラスの溶融性と耐失透性を向上させることができるが、これらの成分が多いと、ガラスの密度が上昇する傾向にあり、ガラス基板の軽量化が困難になる。アルカリ土類酸化物の含有量は、合量で0〜25%、好ましくは1〜22%、より好ましくは5〜20%、更に好ましくは7〜18%である。 Alkaline earth metal oxides (MgO, CaO, SrO, BaO) can improve the meltability and devitrification resistance of glass when mixed and contained. The density tends to increase, making it difficult to reduce the weight of the glass substrate. The total content of the alkaline earth oxide is 0 to 25%, preferably 1 to 22%, more preferably 5 to 20%, still more preferably 7 to 18%.
Na2Oは、ガラスの熱膨張係数を制御したり、ガラスの溶融性を高めたりする成分であり、その含有量は0〜15%、好ましくは0〜10%である。Na2Oの含有量が多いと、ガラスの歪点が低下する傾向にある。K2Oは、ガラスの熱膨張係数を制御したり、ガラスの溶融性を高めたりする成分であり、その含有量は0〜10%である。K2Oの含有量が多いと、ガラスの歪点が低下する傾向にある。また、LCDまたは有機ELディスプレイに用いる場合、アルカリ金属酸化物(Na2O、K2O、Li2O)を実質的に含有しないことが好ましい。このようにすれば、TFTの製造工程において、熱処理中にアルカリ金属イオンが成膜された半導体物質中に拡散し、膜特性が劣化するおそれがなく、TFTの信頼性を損なうことがない。 Na 2 O is a component that controls the thermal expansion coefficient of glass or increases the meltability of glass, and its content is 0 to 15%, preferably 0 to 10%. When Na 2 O content is large, the strain point of the glass tends to decrease. K 2 O is a component that controls the thermal expansion coefficient of glass or increases the meltability of glass, and its content is 0 to 10%. When K 2 O content is large, the strain point of the glass tends to decrease. In the case of using the LCD or organic EL display, it is preferred not to contain alkali metal oxides (Na 2 O, K 2 O , Li 2 O) a substantially. In this way, in the TFT manufacturing process, alkali metal ions are diffused into the semiconductor material on which the film is formed during the heat treatment, so that the film characteristics are not deteriorated, and the reliability of the TFT is not impaired.
Fe2O3は、ガラスの透過率に影響を与える成分であり、その含有量は0.001〜0.03%、好ましくは0.001〜0.025%、より好ましくは0.005〜0.02%、更に好ましくは0.006〜0.02%、特に好ましくは0.007〜0.02%である。Fe2O3の含有量が0.03%より多いと、ガラス基板の透過率が低下しやすくなる。一方、Fe2O3の含有量が0.001%より少ないと、高純度のガラス原料を使用するとともに、ガラス基板の製造工程を厳密に管理する必要があるため、ガラス基板の製造コストが不当に上昇する。 Fe 2 O 3 is a component that affects the transmittance of glass, and its content is 0.001 to 0.03%, preferably 0.001 to 0.025%, more preferably 0.005 to 0. 0.02%, more preferably 0.006 to 0.02%, and particularly preferably 0.007 to 0.02%. When the content of Fe 2 O 3 is more than 0.03%, the transmittance of the glass substrate tends to decrease. On the other hand, if the content of Fe 2 O 3 is less than 0.001%, it is necessary to use a high-purity glass raw material and strictly control the manufacturing process of the glass substrate. To rise.
本発明のガラス基板は、ガラス組成中に上記成分以外にも下記の成分を15%まで含有させることができる。 The glass substrate of the present invention can contain up to 15% of the following components in addition to the above components in the glass composition.
ZnOは、ガラスの耐BHF性を改善するとともに、ガラスの溶融性を改善する成分であり、その含有量は0〜10%、好ましくは0〜5%、より好ましくは0〜3%である。ZnOの含有量が多いと、ガラスが失透しやすくなったり、歪点が低下しやすくなる。 ZnO is a component that improves the BHF resistance of the glass and improves the meltability of the glass, and its content is 0 to 10%, preferably 0 to 5%, more preferably 0 to 3%. When there is much content of ZnO, it will become easy to devitrify glass and a strain point will fall easily.
ZrO2は、ガラスの耐薬品性、特に耐酸性を改善し、ヤング率を向上させる成分であり、その含有量は0〜10%であり、好ましくは0〜2%、より好ましくは0〜1%である。ZrO2の含有量が多いと、ガラスの液相温度が上昇し、ジルコンの失透ブツが出やすくなる。 ZrO 2 is a component that improves the chemical resistance of glass, particularly acid resistance, and improves the Young's modulus, and its content is 0 to 10%, preferably 0 to 2%, more preferably 0 to 1. %. When the content of ZrO 2 is large, the liquidus temperature of the glass rises, devitrification stones of zircon is readily released.
As2O3、Sb2O3、SnO2、Cl、Fは、清澄剤として作用する成分であり、その含有量は合量で0〜2%、好ましくは0〜1.5%、より好ましくは0.01〜1%である。また、清澄剤として、C、SO3もガラス基板の透過率に影響を与えない範囲で含有させることができる。ただし、環境保護の観点から、清澄剤として、実質的にAs2O3を含有しないことが好ましい。ここで、「実質的にAs2O3を含有しない」とは、ガラス組成中のAs2O3の含有量が1000ppm(質量)以下の場合を指す。また、環境保護の観点から、清澄剤として、実質的にSb2O3を含有しないことが好ましい。ここで、「実質的にSb2O3を含有しない」とは、ガラス組成中のSb2O3の含有量が1000ppm(質量)以下の場合を指す。 As 2 O 3 , Sb 2 O 3 , SnO 2 , Cl, and F are components that act as fining agents, and their content is 0 to 2% in total, preferably 0 to 1.5%, and more preferably Is 0.01 to 1%. Moreover, C and SO 3 can also be contained as a fining agent in a range that does not affect the transmittance of the glass substrate. However, from the viewpoint of environmental protection, it is preferable that As 2 O 3 is not substantially contained as a clarifier. Here, “substantially does not contain As 2 O 3 ” refers to the case where the content of As 2 O 3 in the glass composition is 1000 ppm (mass) or less. Further, from the viewpoint of environmental protection, as a fining agent, it is preferable to contain substantially no Sb 2 O 3. Here, “substantially does not contain Sb 2 O 3 ” refers to a case where the content of Sb 2 O 3 in the glass composition is 1000 ppm (mass) or less.
As2O3は、透過率に影響を与える成分であり、ガラス組成中に含有させると、ガラス基板の透過率が低下しやすくなる。一方、SnO2は、ガラス組成中に0.01〜2%、0.05〜1%、特に0.1〜0.5%含有させると、SnO2の還元効果によって、ガラスの透過率を高めることができる。また、上記の通り、As2O3、Sb2O3は、環境保護の観点から、実質的に含有しないことが好ましい。以上の点を考慮すれば、清澄剤として、SnO2を必須成分として含有し、実質的にAs2O3、Sb2O3を含有しないことが好ましい。 As 2 O 3 is a component that affects the transmittance, and when contained in the glass composition, the transmittance of the glass substrate tends to decrease. On the other hand, when SnO 2 is contained in the glass composition in an amount of 0.01 to 2%, 0.05 to 1%, particularly 0.1 to 0.5%, the glass transmittance is increased due to the reduction effect of SnO 2. be able to. Further, as described above, As 2 O 3, Sb 2 O 3 , from the viewpoint of environmental protection, it is preferable not substantially contained. Considering the above points, it is preferable that SnO 2 is contained as an essential component as a refining agent and substantially no As 2 O 3 or Sb 2 O 3 is contained.
Cr2O3は、ガラスの透過率に影響を与える成分であり、その含有量は0〜0.001%、好ましくは0.0001〜0.002%、より好ましくは0.0002〜0.0015%、更に好ましくは0.0003〜0.001%である。Cr3+は波長域400〜550nmと波長域550〜700nmで光を吸収するため、Cr2O3の含有量が0.002%より多いと、溶融欠陥検査の検査精度が低下しやすくなる。一方、Cr2O3の含有量が0.0001%より少ないと、高純度のガラス原料を使用するとともに、ガラス基板の製造工程を厳密に管理する必要があるため、ガラス基板の製造コストが不当に上昇する。 Cr 2 O 3 is a component that affects the transmittance of the glass, and its content is 0 to 0.001%, preferably 0.0001 to 0.002%, more preferably 0.0002 to 0.0015. %, More preferably 0.0003 to 0.001%. Since Cr 3+ absorbs light in the wavelength range of 400 to 550 nm and the wavelength range of 550 to 700 nm, if the content of Cr 2 O 3 is more than 0.002%, the inspection accuracy of the melt defect inspection tends to be lowered. On the other hand, if the content of Cr 2 O 3 is less than 0.0001%, it is necessary to use a high-purity glass raw material and to strictly control the glass substrate manufacturing process, so that the glass substrate manufacturing cost is unreasonable. To rise.
なお、既述の通り、可視域で光を吸収、或いは可視域で光の吸収を強める成分、例えば遷移金属酸化物の含有量をできるだけ低減するのが好ましい。例えば、CeO2の含有量を0.1%以下(好ましくは0.05%以下、より好ましくは0.01%以下)に規制するのが好ましい。ただし、ガラス基板の製造コストを考慮すれば、CeO2の含有量を0.001%以上に規制するのが好ましい。また、TiO2の含有量を0.1%以下(好ましくは0.05%以下、より好ましくは0.01%以下)に規制するのが好ましい。ただし、ガラス基板の製造コストを考慮すれば、TiO2の含有量を0.001%以上に規制するのが好ましい。さらに、NiOの含有量を0.05%以下(好ましくは0.01%以下、より好ましくは0.005%以下)に規制するのが好ましい。ただし、ガラス基板の製造コストを考慮すれば、NiOの含有量を0.001%以上に規制するのが好ましい。 As described above, it is preferable to reduce the content of a component that absorbs light in the visible region or enhances light absorption in the visible region, such as a transition metal oxide, as much as possible. For example, the CeO 2 content is preferably regulated to 0.1% or less (preferably 0.05% or less, more preferably 0.01% or less). However, considering the manufacturing cost of the glass substrate, the CeO 2 content is preferably regulated to 0.001% or more. Further, the content of TiO 2 is preferably regulated to 0.1% or less (preferably 0.05% or less, more preferably 0.01% or less). However, considering the manufacturing cost of the glass substrate, the content of TiO 2 is preferably regulated to 0.001% or more. Furthermore, the content of NiO is preferably regulated to 0.05% or less (preferably 0.01% or less, more preferably 0.005% or less). However, considering the manufacturing cost of the glass substrate, the content of NiO is preferably regulated to 0.001% or more.
上記成分以外にも、500〜800nmの波長域で顕著な吸収を有しない成分を添加することができ、例えばY2O3、Nb2O5、La2O3を5%まで含有させることができる。これらの成分は、ガラスの歪点、ヤング率等を高める働きがあるが、その含有量が多いと、密度が増大する傾向にある。 In addition to the above components, components that do not have significant absorption in the wavelength range of 500 to 800 nm can be added. For example, Y 2 O 3 , Nb 2 O 5 , La 2 O 3 can be contained up to 5%. it can. These components have a function of increasing the strain point, Young's modulus, etc. of the glass, but when the content is large, the density tends to increase.
本発明のガラス基板は、所望のガラス組成となるように調合したガラス原料を連続溶融炉に投入し、ガラス原料を1450〜1650℃で加熱溶融し、清澄した後、成形装置に供給した上で溶融ガラスを板状に成形し、徐冷することにより製造することができる。また、波長500〜800nmにおけるガラス基板の透過率を80%以上にする方法として、(1)透過率を低下させる不純物が少ないガラス原料、特にFe2O3が少ないガラス原料を使用する、(2)ガラス基板の製造工程でFe2O3等が混入しないようにする、(3)ガラスの溶融条件、例えば溶融温度、溶融雰囲気、溶融時間を調整する等の方法が挙げられる。 In the glass substrate of the present invention, a glass raw material prepared so as to have a desired glass composition is put into a continuous melting furnace, the glass raw material is heated and melted at 1450 to 1650 ° C., clarified, and then supplied to a molding apparatus. It can be produced by forming molten glass into a plate shape and slowly cooling it. In addition, as a method for setting the transmittance of the glass substrate at a wavelength of 500 to 800 nm to 80% or more, (1) a glass raw material with few impurities that lower the transmittance, particularly a glass raw material with little Fe 2 O 3 is used. (1) Preventing Fe 2 O 3 and the like from being mixed in the glass substrate production process, (3) methods for adjusting glass melting conditions such as melting temperature, melting atmosphere, and melting time.
溶融槽の材質として、アルミナ質電鋳煉瓦等のアルミナ耐火物、ジルコニア耐火物、ジルコン耐火物、シリカブロック等の石英耐火物等を用いることが好ましい。これらの耐火物は、溶融ガラスに侵食され難く、ガラスへの成分溶出が少ないため、好適である。 As a material for the melting tank, it is preferable to use alumina refractories such as alumina electrocast bricks, zirconia refractories, zircon refractories, quartz refractories such as silica blocks, and the like. These refractories are suitable because they are hard to be eroded by molten glass and have little component elution into the glass.
本発明のガラス基板は、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でガラス基板を成形すれば、無研磨で表面品位が良好なガラス基板を製造することができる。その理由は、オーバーフローダウンドロー法の場合、ガラス基板の表面となるべき面は樋状耐火物に接触せず、自由表面の状態で成形されるからである。ここで、オーバーフローダウンドロー法は、溶融ガラスを耐熱性を有する樋状耐火物の両側から溢れさせて、溢れた溶融ガラスを樋状耐火物の下端で合流させながら、下方に延伸成形してガラス基板を製造する方法である。樋状耐火物の構造や材質は、ガラス基板の寸法や表面精度を所望の状態とし、ガラス基板に使用できる品位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ためにガラス基板に対してどのような方法で力を印加するものであってもよい。例えば、充分に大きい幅を有する耐熱性ロールをガラス基板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基板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。なお、液相温度が1200℃以下、液相粘度が104.0dPa・s以上であれば、オーバーフローダウンドロー法でガラス基板を製造することができる。 The glass substrate of the present invention is preferably formed by an overflow downdraw method. If a glass substrate is formed by the overflow downdraw method, a glass substrate having good surface quality without polishing can be produced. The reason is that, in the case of the overflow downdraw method, the surface to be the surface of the glass substrate is not in contact with the bowl-like refractory and is molded in a free surface state. Here, the overflow down draw method is a method in which the molten glass is overflowed from both sides of the heat-resistant bowl-like refractory, and the overflowed molten glass is joined at the lower end of the bowl-like refractory and stretched downward to form glass. A method for manufacturing a substrate. The structure and material of the bowl-shaped refractory are not particularly limited as long as the dimensions and surface accuracy of the glass substrate can be set to a desired state and a quality usable for the glass substrate can be realized. Moreover, in order to perform the downward extending | stretching shaping | molding, you may apply force with what kind of method with respect to a glass substrate. For example, a method may be employed in which a heat-resistant roll having a sufficiently large width is rotated and stretched in contact with the glass substrate, or a plurality of pairs of heat-resistant rolls are only near the end face of the glass substrate. You may employ | adopt the method of making it contact and extending | stretching. If the liquid phase temperature is 1200 ° C. or lower and the liquid phase viscosity is 10 4.0 dPa · s or higher, the glass substrate can be produced by the overflow down draw method.
本発明のガラス基板の成形方法として、オーバーフローダウンドロー法以外にも、種々の方法を採用することができる。例えば、フロート法、スロットダウンドロー法、ロールアウト法等の成形方法を採用することができる。 In addition to the overflow down draw method, various methods can be employed as the glass substrate forming method of the present invention. For example, a forming method such as a float method, a slot down draw method, or a roll out method can be employed.
本発明のガラス基板は、ディスプレイに用いることが好ましい。本発明のガラス基板は、経路長50mmにおける波長500〜800nmの透過率が高いため、溶融欠陥を容易に検出でき、近年のディスプレイの高精細化、高機能化の要請を満たすことができる。また、本発明のガラス基板は、LCDまたは有機ELディスプレイに用いることが好ましい。本発明のガラス基板は、基板寸法が大きく、且つ経路長50mmにおける波長500〜800nmの透過率が高いため、LCDまたは有機ELディスプレイの生産性の向上、コストダウンを容易に図ることができる。更には、本発明のガラス基板は、LCDまたは有機ELディスプレイに求められる種々の特性を満足できるため、本用途に好適である。 The glass substrate of the present invention is preferably used for a display. Since the glass substrate of the present invention has a high transmittance at a wavelength of 500 to 800 nm at a path length of 50 mm, melting defects can be easily detected, and the recent demand for higher definition and higher functionality of displays can be satisfied. Further, the glass substrate of the present invention is preferably used for an LCD or an organic EL display. Since the glass substrate of the present invention has a large substrate size and high transmittance at a wavelength of 500 to 800 nm at a path length of 50 mm, it is possible to easily improve the productivity of the LCD or the organic EL display and reduce the cost. Furthermore, since the glass substrate of the present invention can satisfy various properties required for LCDs or organic EL displays, it is suitable for this application.
以下、実施例に基づいて、本発明を詳細に説明する。 Hereinafter, based on an Example, this invention is demonstrated in detail.
表1、2は、本発明の実施例(試料No.1〜15)、表3は、本発明の比較例(試料No.16、17)を示している。 Tables 1 and 2 show examples of the present invention (sample Nos. 1 to 15), and Table 3 shows comparative examples (samples No. 16 and 17) of the present invention.
表中の各試料は次のようにして作製した。 Each sample in the table was prepared as follows.
まず表中のガラス組成となるようにガラス原料を調合したバッチを白金坩堝に入れ、1600℃で23.5時間溶融した後、カーボン板上に流し出して板状に成形した。次に、成形したガラスを750℃に保持したアニール炉に入れて、徐冷し、各試料を得た。 First, a batch prepared by preparing glass raw materials so as to have the glass composition shown in the table was put in a platinum crucible and melted at 1600 ° C. for 23.5 hours, and then poured out onto a carbon plate to be formed into a plate shape. Next, the molded glass was placed in an annealing furnace maintained at 750 ° C. and slowly cooled to obtain each sample.
密度は、周知のアルキメデス法によって測定した。 The density was measured by the well-known Archimedes method.
熱膨張係数は、ディラトメーターを用いて、30〜380℃の温度範囲で測定した。 The thermal expansion coefficient was measured in a temperature range of 30 to 380 ° C. using a dilatometer.
歪点は、ASTM C336に準拠した方法により測定した。 The strain point was measured by a method based on ASTM C336.
軟化点は、ASTM C338に準拠した方法により測定した。 The softening point was measured by a method based on ASTM C338.
高温粘度102.5dPa・sにおける温度は、周知の白金球引き上げ法で測定した。 The temperature at a high temperature viscosity of 10 2.5 dPa · s was measured by a well-known platinum ball pulling method.
ヤング率は、共振法により測定した。 Young's modulus was measured by a resonance method.
耐BHF性は、63BHF溶液を用いて、20℃、15分間の条件で各試料を処理し、各試料の表面を目視で観察することで評価した。具体的には、試料の表面に白濁、荒れおよびクラックが発生していないものを「○」、試料の表面が白濁しているが、試料の表面に荒れおよびクラックが発生していないものを「△」、試料の表面が白濁し、且つ試料の表面に荒れまたはクラックが発生しているものを「×」とした。 BHF resistance was evaluated by treating each sample using a 63BHF solution under the conditions of 20 ° C. and 15 minutes, and visually observing the surface of each sample. Specifically, “○” indicates that the sample surface is free of white turbidity, roughness and cracks, and “Sample” indicates that the surface of the sample is white turbidity but no roughness and cracks are generated on the surface of the sample. “△”, “X” means that the surface of the sample was clouded and the surface of the sample was rough or cracked.
耐酸性は、10%塩酸水溶液を用いて、80℃、3時間の条件で各試料を処理し、各試料の表面を目視で観察することで評価した。具体的には、試料の表面に白濁、荒れおよびクラックが発生していないものを「○」、試料の表面が白濁しているが、試料の表面に荒れおよびクラックが発生していないものを「△」、試料の表面が白濁し、且つ試料の表面に荒れまたはクラックが発生しているものを「×」とした。 The acid resistance was evaluated by treating each sample using a 10% hydrochloric acid aqueous solution at 80 ° C. for 3 hours and visually observing the surface of each sample. Specifically, “○” indicates that the sample surface is free of white turbidity, roughness and cracks, and “Sample” indicates that the surface of the sample is white turbidity but no roughness and cracks are generated on the surface of the sample. “△”, “X” means that the surface of the sample was clouded and the surface of the sample was rough or cracked.
経路長50mmにおける波長500nmおよび800nmの透過率は、次のようにして測定した。まず各試料を50mm厚に切断した後、切断面を鏡面研磨し、50mm厚の測定試料を作製した。次に、分光光度計を用いて、この測定試料の波長500nmおよび800nmの透過率を測定した。 The transmittance at wavelengths of 500 nm and 800 nm at a path length of 50 mm was measured as follows. First, each sample was cut to a thickness of 50 mm, and then the cut surface was mirror-polished to prepare a measurement sample having a thickness of 50 mm. Next, the transmittance of the measurement sample at wavelengths of 500 nm and 800 nm was measured using a spectrophotometer.
経路長2000mmにおける溶融欠陥検査は、次のようにして行った。まず各試料をブルバーナー加工し、長さ2000mmのムク棒を作製し、両端面を鏡面研磨した。次に、一方の端面から光を入射させて、他方の端面側(非入射側)で照度を測定した。照度の測定値から、25μmの溶融欠陥を検出できるものを「○」、25μmの溶融欠陥を検出できないものを「×」として評価した。 The melt defect inspection at a path length of 2000 mm was performed as follows. First, each sample was subjected to bull burner processing to produce a 2000 mm long rod, and both end surfaces were mirror-polished. Next, light was incident from one end face, and illuminance was measured on the other end face side (non-incident side). From the measured value of illuminance, evaluation was made with “◯” indicating that a 25 μm melt defect could be detected, and “X” indicating that a 25 μm melt defect could not be detected.
表1、2から明らかなように、試料No.1〜15は、経路長50mmにおける波長500nmおよび800nmの透過率が80%以上、つまり経路長50mmにおける波長500〜800nmの透過率が80%以上であり、且つ経路長2000mmにおける溶融欠陥検査の評価が良好であった。 As apparent from Tables 1 and 2, Sample No. 1 to 15 are transmittances of wavelengths of 500 nm and 800 nm at a path length of 50 mm of 80% or more, that is, transmittances of wavelengths of 500 to 800 nm at a path length of 50 mm are 80% or more, and evaluation of melting defect inspection at a path length of 2000 mm Was good.
一方、表3から明らかなように、試料No.16は、Fe2O3の含有量が0.020%であるが、還元剤であるCを添加して溶融したため、800nmの透過率が80%未満になり、経路長2000mmにおける溶融欠陥検査の評価が不良であった。また、試料No.17は、Fe2O3の含有量が0.035%であるため、800nmの透過率が80%未満になり、経路長2000mmにおける溶融欠陥検査の評価が不良であった。 On the other hand, as apparent from Table 3, the sample No. No. 16 has an Fe 2 O 3 content of 0.020%, but since it was melted by adding C, which is a reducing agent, the transmittance at 800 nm was less than 80%, and the melt defect inspection at a path length of 2000 mm was performed. Evaluation was bad. Sample No. In No. 17, since the content of Fe 2 O 3 was 0.035%, the transmittance at 800 nm was less than 80%, and the evaluation of the melt defect inspection at a path length of 2000 mm was poor.
さらに、試料No.1〜15について、試験溶融炉で溶融し、オーバーフローダウンドロー法で成形することにより、基板表面が無研磨、うねりが0.1μm以下、且つ基板寸法が2000mm×2000mm×0.5mm厚のガラス基板を作製したところ、経路長50mmにおける波長500〜800nmの透過率が80%以上であり、且つ経路長2000mmにおける溶融欠陥検査で25μmの溶融欠陥を検出することができた。ここで、経路長50mmにおける波長500〜800nmの透過率は、50mmのガラス製セルにガラス基板を積層させた上で測定した。なお、測定に際し、表面反射率の影響を考慮して、ガラス基板間に浸液(ベンジルアルコール)を浸透させた。また、測定に際し、基板端面の平均表面粗さRaを1μm以下に規制した。 Furthermore, sample no. Glass substrates 1 to 15 were melted in a test melting furnace and molded by an overflow down draw method, so that the substrate surface was unpolished, the swell was 0.1 μm or less, and the substrate dimensions were 2000 mm × 2000 mm × 0.5 mm thick As a result, the transmittance at a wavelength of 500 to 800 nm at a path length of 50 mm was 80% or more, and a 25 μm melt defect could be detected by a melt defect inspection at a path length of 2000 mm. Here, the transmittance at a wavelength of 500 to 800 nm at a path length of 50 mm was measured after a glass substrate was laminated on a 50 mm glass cell. In the measurement, an immersion liquid (benzyl alcohol) was infiltrated between the glass substrates in consideration of the influence of the surface reflectance. In the measurement, the average surface roughness Ra of the substrate end face was regulated to 1 μm or less.
以上の説明から明らかなように、本発明のガラス基板は、LCD、有機ELディスプレイ、無機ELディスプレイ、PDP、FED等のフラットパネルディスプレイ用基板に好適である。また、本発明のガラス基板は、電荷結合素子(CCD)や等倍近接型固体撮像素子(CIS)等のイメージセンサー用カバーガラスおよび太陽電池用基板にも好適である。
As is apparent from the above description, the glass substrate of the present invention is suitable for flat panel display substrates such as LCDs, organic EL displays, inorganic EL displays, PDPs, and FEDs. The glass substrate of the present invention is also suitable for a cover glass for an image sensor such as a charge-coupled device (CCD) or a 1 × proximity solid-state imaging device (CIS), and a substrate for a solar cell.
本発明は、液晶ディスプレイ(LCD)、エレクトロルミネセンス(EL)ディスプレイ、プラズマディスプレイパネル(PDP)、各種電子放出素子を有する各種形式のフィールドエミッションディスプレイ(FED)等のフラットパネルディスプレイ用基板に好適なガラス基板に関するものである。 The present invention is suitable for a flat panel display substrate such as a liquid crystal display (LCD), an electroluminescence (EL) display, a plasma display panel (PDP), and various types of field emission displays (FED) having various electron-emitting devices. It relates to a glass substrate.
薄膜トランジスタ型アクティブマトリクスLCD(TFT−LCD)等の電子デバイスは、薄型で消費電力も少ないことから、カーナビゲーション、デジタルカメラのファインダー、更にはパソコンのモニター、テレビ等の様々な用途に使用されている。一般的に、TFT−LCD用ガラス基板の材質として、実質的にアルカリ金属酸化物を含有しないアルミノホウ珪酸ガラスが使用されており、これまでに種々のガラス組成が提案されている(特許文献1〜3参照)。 Electronic devices such as thin-film transistor active matrix LCDs (TFT-LCDs) are thin and have low power consumption, so they are used in various applications such as car navigation, digital camera viewfinders, personal computer monitors, and televisions. . In general, aluminoborosilicate glass that does not substantially contain an alkali metal oxide is used as a material for a glass substrate for TFT-LCD, and various glass compositions have been proposed so far (Patent Documents 1 to 3). 3).
ところで、TFT−LCDパネルメーカーでは、ガラスメーカーで成形されたガラス基板(素板)の上に複数個分のデバイスを作製した後、デバイス毎に分割切断し、製品を採取することにより、生産性の向上、コストダウンを図っている。近年、パソコンのモニター、テレビ等は、画面サイズが大型化してきており、これらのデバイスを多面取りするために、大型のガラス基板が要求されている。 By the way, the TFT-LCD panel manufacturer produces a plurality of devices on a glass substrate (base plate) formed by a glass manufacturer, and then divides and cuts each device, and collects the product. Improvement and cost reduction. In recent years, the screen size of personal computer monitors, televisions, and the like has increased, and a large glass substrate is required in order to obtain a large number of these devices.
既述の通り、近年、ガラス基板の基板寸法は大きくなる傾向にあり、現在では、基板寸法が2000mm×2000mm以上のガラス基板が用いられつつある。しかし、ガラス基板の基板寸法が大きくなると、溶融欠陥検査を適正に行うことが困難になり、溶融欠陥がないガラス基板を得にくくなる。 As described above, in recent years, the substrate size of the glass substrate tends to increase, and at present, a glass substrate having a substrate size of 2000 mm × 2000 mm or more is being used. However, when the substrate size of the glass substrate is increased, it becomes difficult to appropriately perform the melting defect inspection, and it becomes difficult to obtain a glass substrate having no melting defect.
具体的に説明すると、ガラス基板の溶融欠陥検査は、ガラス基板の一方の基板端面から光を入射し、他方の基板端面側(非入射側)まで透過した光を検出することで行われている。この方法では、溶融欠陥がガラス基板に存在している場合、一方の基板端面から入射した光が溶融欠陥に当たって散乱するため、この散乱光をガラス基板の表面から目視、或いはCCDカメラ等で観察、測定することにより、溶融欠陥の有無を検出することができる。端面方向に限定して入射光を導入すれば、光源の光が検出精度に影響を与え難くなり、その結果、溶融欠陥検査を高精度化することができる。しかし、ガラス基板の基板寸法が大きくなると、他方の基板端面側(非入射側)に到達するための経路長が長くなり、入射した光がガラスに吸収される割合が大きくなるため、ガラス基板を透過する光量が低下し、その結果、溶融欠陥がガラス基板に存在していても、他方の基板端面側(非入射側)で十分な照度を得ることができず、溶融欠陥を検出し難くなる。この問題は、ガラス基板の基板寸法が1100mm×1250mm以上、特に2000mm×2000mm以上になると顕著になる。 More specifically, the glass substrate melting defect inspection is performed by detecting light incident from one substrate end surface of the glass substrate and transmitted to the other substrate end surface side (non-incident side). . In this method, when a melted defect exists in the glass substrate, light incident from one substrate end face is scattered upon being hit by the melted defect, so this scattered light is visually observed from the surface of the glass substrate, or observed with a CCD camera, By measuring, the presence or absence of a melt defect can be detected. If incident light is introduced only in the end face direction, the light from the light source hardly affects the detection accuracy, and as a result, the melting defect inspection can be made highly accurate. However, as the substrate size of the glass substrate increases, the path length for reaching the other substrate end face side (non-incident side) becomes longer, and the rate at which incident light is absorbed by the glass increases. As a result, the amount of light transmitted decreases, and even if a melt defect exists on the glass substrate, sufficient illuminance cannot be obtained on the other substrate end surface side (non-incident side), making it difficult to detect the melt defect. . This problem becomes remarkable when the substrate size of the glass substrate is 1100 mm × 1250 mm or more, particularly 2000 mm × 2000 mm or more.
基板寸法が大きいガラス基板において、溶融欠陥の検出精度を向上させるために、光源側の照度を上げる方策も想定されるが、光源側の照度を上げ過ぎると、逆に光を入射する基板端面近傍が明るくなり過ぎて、微細な溶融欠陥を検出し難くなり、結局のところ、有効な解決策にはならない。 In order to improve the detection accuracy of melting defects in glass substrates with large substrate dimensions, a measure to increase the illuminance on the light source side is also assumed, but if the illuminance on the light source side is excessively increased, the vicinity of the substrate end face where light is incident on the contrary Becomes too bright, making it difficult to detect fine flaws and, after all, is not an effective solution.
そこで、本発明は、基板寸法が1100mm×1250mm以上、特に2000mm×2000mm以上である場合に、ガラス基板全面に渡って、溶融欠陥検査を適正に行うことにより、溶融欠陥がない大型のガラス基板を得ることを技術的課題とする。 Therefore, the present invention provides a large glass substrate having no melting defect by appropriately performing a melting defect inspection over the entire surface of the glass substrate when the substrate dimension is 1100 mm × 1250 mm or more, particularly 2000 mm × 2000 mm or more. Making it a technical issue.
本発明者等は、鋭意努力の結果、ガラス基板の基板寸法が大きい場合において、経路長(厚み)50mmにおける波長500〜800nmの透過率を指標にすれば、溶融欠陥検査の検査精度を評価できることを見出すとともに、経路長50mmにおける波長500〜800nmの透過率を規制することにより、上記技術的課題を解決できることを見出し、本発明として提案するものである。すなわち、本発明のガラス基板は、ガラス組成中のCaOの含有量が3〜15質量%であり、基板寸法が1100mm×1250mm以上であり、且つ経路長50mmにおける波長500〜800nmの透過率が80%以上であることを特徴とする。ここで、「基板寸法」とは、ガラス基板の表裏面の内、一方の面の面積を指す。また、「経路長50mmにおける波長500〜800nmの透過率が80%以上」とは、波長500〜800nmの全域において、透過率が80%以上であることを意味する。 As a result of diligent efforts, the present inventors can evaluate the inspection accuracy of the melt defect inspection by using the transmittance at a wavelength of 500 to 800 nm at a path length (thickness) of 50 mm as an index when the substrate size of the glass substrate is large. The inventors have found that the above technical problem can be solved by regulating the transmittance of a wavelength of 500 to 800 nm at a path length of 50 mm, and propose the present invention. That is, in the glass substrate of the present invention, the CaO content in the glass composition is 3 to 15% by mass, the substrate size is 1100 mm × 1250 mm or more, and the transmittance at a wavelength of 500 to 800 nm at a path length of 50 mm is 80. % Or more. Here, the “substrate dimension” refers to the area of one surface of the front and back surfaces of the glass substrate. Further, “transmittance at a wavelength of 500 to 800 nm at a path length of 50 mm is 80% or more” means that the transmittance is 80% or more in the entire wavelength range of 500 to 800 nm.
ガラス基板の基板寸法が1100mm×1250mm以上の場合に、経路長50mmにおける波長500〜800nmの透過率を80%以上に規制すれば、ガラス基板の一方の基板端面に入射した光がガラスに吸収される割合が小さくなり、他方の基板端面側(非入射側)までの経路長が長くても、ガラス基板を透過する光量の低下を抑制することができ、つまり他方の基板端面側(非入射側)近傍で十分な照度を得ることができ、その結果、ガラス基板全面に渡って、溶融欠陥を適正に検出することができる。 When the substrate size of the glass substrate is 1100 mm × 1250 mm or more, if the transmittance at a wavelength of 500 to 800 nm at a path length of 50 mm is regulated to 80% or more, the light incident on one end face of the glass substrate is absorbed by the glass. Even if the path length to the other substrate end surface side (non-incident side) is long, it is possible to suppress a decrease in the amount of light transmitted through the glass substrate, that is, the other substrate end surface side (non-incident side) ) A sufficient illuminance can be obtained in the vicinity, and as a result, a melting defect can be detected properly over the entire surface of the glass substrate.
本発明のガラス基板は、25μm以上の溶融欠陥を含有しないことが好ましい。このようにすれば、ガラス基板に起因する画像欠陥を低減できるため、ディスプレイの高精細化、高性能化に適切に対応することができる。ここで、「溶融欠陥」には、未溶解原料、耐火物の混入、失透ブツ、気泡等が含まれる。 It is preferable that the glass substrate of the present invention does not contain a melting defect of 25 μm or more. In this way, since image defects caused by the glass substrate can be reduced, it is possible to appropriately cope with higher definition and higher performance of the display. Here, the “melting defect” includes undissolved raw materials, refractory mixture, devitrification, bubbles and the like.
本発明のガラス基板は、ガラス組成中にFe2O3を0.001〜0.03質量%含有することが好ましい。ここで、本発明でいう「Fe2O3」には、Fe3+の状態で存在する酸化鉄のみならず、Fe2+の状態で存在する酸化鉄も含む。なお、Fe2+の状態で存在する酸化鉄は、Fe2O3に換算した上で表記する。 The glass substrate of the present invention preferably contains 0.002 to 0.03% by mass of Fe 2 O 3 in the glass composition. Here, “Fe 2 O 3 ” in the present invention includes not only iron oxide existing in the state of Fe 3+ but also iron oxide existing in the state of Fe 2+ . Note that iron oxide present in the form of Fe 2+ is denoted on in terms of Fe 2 O 3.
本発明のガラス基板は、基板端面の平均表面粗さRaが1μm以下であることが好ましい。ここで、「基板端面の平均表面粗さRa」とは、JIS B0601:2001に準拠した方法により測定した値を指し、評価長さ8mm、カットオフ値λc=0.8mm、カットオフ比λc/λs=100の条件で測定した値を指す。 The glass substrate of the present invention preferably has an average surface roughness Ra of the substrate end face of 1 μm or less. Here, “average surface roughness Ra of the substrate end face” refers to a value measured by a method in accordance with JIS B0601: 2001, an evaluation length of 8 mm, a cutoff value λc = 0.8 mm, and a cutoff ratio λc / The value measured under the condition of λs = 100.
本発明のガラス基板は、基板表面が無研磨であり、且つうねりが0.1μm以下であることが好ましい。ここで、「基板表面が無研磨」とは、ガラス基板の端面を除き、少なくともガラス基板の表面(優先保証面)、好ましくはガラス基板の表裏両面が無研磨であることを意味する。また、「うねり」とは、触針式の表面形状測定装置を用いて、JIS B−0610に記載のWCA(ろ波中心線うねり)を測定した値であり、この測定は、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300mmの長さで測定したものである。 The glass substrate of the present invention preferably has a non-polished substrate surface and a swell of 0.1 μm or less. Here, “the substrate surface is unpolished” means that at least the surface of the glass substrate (priority guarantee surface), preferably both the front and back surfaces of the glass substrate are unpolished, except for the end surface of the glass substrate. “Waviness” is a value obtained by measuring WCA (filtered centerline waviness) described in JIS B-0610 using a stylus type surface shape measuring device. This measurement is based on SEMI STD D15- 1296 "Measurement method of surface waviness of FPD glass substrate" Measured with a measurement cutoff of 0.8 to 8mm and a length of 300mm in the direction perpendicular to the drawing direction of the glass substrate. It is a thing.
本発明のガラス基板は、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。このようにすれば、無研磨で基板表面が平滑なガラス基板を得ることができる。 The glass substrate of the present invention is preferably formed by an overflow downdraw method. In this way, it is possible to obtain a glass substrate that is unpolished and has a smooth substrate surface.
本発明のガラス基板は、ガラス組成として、下記酸化物換算の質量%で、SiO2 50〜80%、B2O3 0〜20%、MgO 0〜15%、CaO 3〜15%、SrO 0〜15%、BaO 0〜15%、Na2O 0〜15%、K2O 0〜10%、Fe2O3 0.001〜0.03%含有することが好ましい。 The glass substrate of the present invention has, as a glass composition, mass% in terms of the following oxides: SiO 2 50 to 80%, B 2 O 3 0 to 20%, MgO 0 to 15%, CaO 3 to 15%, SrO 0. ~15%, BaO 0~15%, Na 2 O 0~15%, K 2 O 0~10%, preferably contains Fe 2 O 3 0.001~0.03%.
本発明のガラス基板は、ガラス組成として、B2O3を3〜20質量%含有し、且つ実質的にアルカリ金属酸化物(Li2O、Na2O、K2O)を含有しないことが好ましい。ここで、「実質的にアルカリ金属酸化物を含有しない」とは、ガラス組成中のアルカリ金属酸化物の含有量が1000ppm(質量)以下の場合を指す。 Glass substrates of the present invention has a glass composition, a B 2 O 3 containing 3 to 20 wt%, and substantially alkali metal oxides (Li 2 O, Na 2 O , K 2 O) that does not contain the Is preferred . Here, “substantially does not contain an alkali metal oxide” refers to a case where the content of the alkali metal oxide in the glass composition is 1000 ppm (mass) or less.
本発明のガラス基板は、ディスプレイに用いることが好ましい。 The glass substrate of the present invention is preferably used for a display.
本発明のガラス基板は、液晶ディスプレイまたは有機ELディスプレイに用いることが好ましい。 The glass substrate of the present invention is preferably used for a liquid crystal display or an organic EL display.
本発明のガラス基板において、基板寸法は1100mm×1250mm以上、好ましくは1500mm×1800mm以上、より好ましくは1870mm×2200mm以上、更に好ましくは2350×2500mm以上、特に好ましくは2400×2800mm以上、最も好ましくは2850×3050mm以上である。つまり、ガラス基板の基板寸法が大きい程、本発明がもたらす効果が大きくなる。ガラス基板の基板寸法が大きくなる程、溶融欠陥検査に必要な経路長が長くなるため、溶融欠陥を検査するために必要な照度を得ることが困難になる。しかし、本発明のガラス基板は、経路長50mmにおける波長500〜800nmの透過率が高いため、基板寸法が大きくても、ガラス基板中の溶融欠陥を確実に検出することができる。なお、本発明のガラス基板において、基板寸法の上限は特に設定されないが、ガラス基板の生産性を考慮すれば、4000mm×4000mm以下であることが好ましい。 In the glass substrate of the present invention, the substrate size is 1100 mm × 1250 mm or more, preferably 1500 mm × 1800 mm or more, more preferably 1870 mm × 2200 mm or more, further preferably 2350 × 2500 mm or more, particularly preferably 2400 × 2800 mm or more, and most preferably 2850. X3050 mm or more. That is, the larger the substrate size of the glass substrate, the greater the effect brought by the present invention. As the substrate size of the glass substrate increases, the path length necessary for the inspection of the melting defect becomes longer, so that it becomes difficult to obtain the illuminance necessary for inspecting the melting defect. However, since the glass substrate of the present invention has a high transmittance at a wavelength of 500 to 800 nm at a path length of 50 mm, it is possible to reliably detect melting defects in the glass substrate even if the substrate size is large. In the glass substrate of the present invention, the upper limit of the substrate size is not particularly set, but it is preferably 4000 mm × 4000 mm or less in consideration of the productivity of the glass substrate.
本発明のガラス基板において、経路長50mmにおける波長500〜800nmの透過率が80%以上、好ましくは81%以上、より好ましくは82%以上、更に好ましくは83%以上である。このようにすれば、ガラス基板の基板寸法が大きい場合に溶融欠陥検査を適正に行うことができ、ガラス基板に存在する溶融欠陥を確実に検出することができる。 In the glass substrate of the present invention, the transmittance at a wavelength of 500 to 800 nm at a path length of 50 mm is 80% or more, preferably 81% or more, more preferably 82% or more, and still more preferably 83% or more. If it does in this way, when the board | substrate dimension of a glass substrate is large, a fusion defect inspection can be performed appropriately and the fusion defect which exists in a glass substrate can be detected reliably.
本発明のガラス基板は、25μm以上(好ましくは20μm以上、より好ましくは15μm以上)の溶融欠陥を含有しないことが好ましい。ガラス基板に25μm以上の溶融欠陥が存在すれば、ディスプレイの高精細化、高性能化を図る上で障害になり得る。本発明のガラス基板は、基板寸法が大きくても、溶融欠陥検査を適正に行うことができるため、25μm以上の溶融欠陥を含有するガラス基板を容易に検出することができる。 The glass substrate of the present invention preferably does not contain melting defects of 25 μm or more (preferably 20 μm or more, more preferably 15 μm or more). If a glass substrate has a melting defect of 25 μm or more, it may be an obstacle to increase the definition and performance of the display. Since the glass substrate of the present invention can appropriately perform a melting defect inspection even when the substrate size is large, a glass substrate containing a melting defect of 25 μm or more can be easily detected.
Fe2O3は、不純物としてガラス原料等に含まれる成分である。ガラス組成中において、酸化鉄は、主にFe2+とFe3+の二つの状態で存在する。Fe3+は可視域〜紫外域(350〜450nm付近)、Fe2+は600〜1000nmの長波長域で光の吸収を生じさせる。Fe2+とFe3+の存在比率は、溶融条件(溶融温度、溶融雰囲気、溶融時間等)、ガラス原料および不純物等の種々の要因により変化する。したがって、経路長50mmにおける波長500〜800nmの透過率は、ガラス組成中のFe2O3の含有量で一義的に決定されるものではない。しかし、Fe2O3の含有量を0.03%以下、好ましくは0.025%以下、より好ましくは0.02%以下に規制すると、経路長50mmにおける波長500〜800nmの透過率を80%以上に規制しやすくなる。 Fe 2 O 3 is a component contained in the glass raw material or the like as an impurity. In the glass composition, iron oxide exists mainly in two states, Fe 2+ and Fe 3+ . Fe 3+ causes light absorption in the visible region to the ultraviolet region (around 350 to 450 nm), and Fe 2+ in the long wavelength region of 600 to 1000 nm. The abundance ratio of Fe 2+ and Fe 3+ varies depending on various factors such as melting conditions (melting temperature, melting atmosphere, melting time, etc.), glass raw materials and impurities. Therefore, the transmittance at a wavelength of 500 to 800 nm at a path length of 50 mm is not uniquely determined by the content of Fe 2 O 3 in the glass composition. However, when the content of Fe 2 O 3 is regulated to 0.03% or less, preferably 0.025% or less, more preferably 0.02% or less, the transmittance at a wavelength of 500 to 800 nm at a path length of 50 mm is 80%. This makes it easier to regulate.
Fe2O3の含有量をゼロにすれば、経路長50mmにおける波長500〜800nmの透過率を高めることができる。しかし、このような場合、高純度のガラス原料を使用するとともに、ガラス基板の製造工程を厳密に管理し、Fe2O3の不純物の含有量をゼロにしなければならないため、ガラス基板の製造コストが不当に上昇し、現実的ではない。よって、ガラス基板の製造コストを考慮すれば、Fe2O3の含有量を0.001%以上(好ましくは0.005%以上、より好ましくは0.006%以上、更に好ましくは0.007%以上)に規制するのが好ましい。 If the content of Fe 2 O 3 is made zero, the transmittance at a wavelength of 500 to 800 nm at a path length of 50 mm can be increased. However, in such a case, since a high-purity glass raw material is used, the manufacturing process of the glass substrate must be strictly controlled, and the content of impurities in Fe 2 O 3 must be zero. Is unreasonable and unrealistic. Therefore, considering the manufacturing cost of the glass substrate, the content of Fe 2 O 3 is 0.001% or more (preferably 0.005% or more, more preferably 0.006% or more, and further preferably 0.007%. It is preferable to regulate the above.
Fe2O3以外にも可視域で光を吸収、或いは可視域で光の吸収を強める成分、例えば遷移金属酸化物の含有量をできるだけ低減するのが好ましい。例えば、CeO2の含有量を0.1%以下(好ましくは0.05%以下、より好ましくは0.01%以下)に規制するのが好ましい。ただし、Fe2O3の場合と同様にして、ガラス基板の製造コストを考慮すれば、CeO2の含有量を0.001%以上に規制するのが好ましい。また、TiO2の含有量を0.1%以下(好ましくは0.05%以下、より好ましくは0.01%以下)に規制するのが好ましい。ただし、ガラス基板の製造コストを考慮すれば、TiO2の含有量を0.001%以上に規制するのが好ましい。さらに、NiOの含有量を0.05%以下(好ましくは0.01%以下、より好ましくは0.005%以下)に規制するのが好ましい。ただし、ガラス基板の製造コストを考慮すれば、NiOの含有量を0.001%以上に規制するのが好ましい。 In addition to Fe 2 O 3 , it is preferable to reduce the content of a component that absorbs light in the visible region or enhances light absorption in the visible region, such as a transition metal oxide, as much as possible. For example, the CeO 2 content is preferably regulated to 0.1% or less (preferably 0.05% or less, more preferably 0.01% or less). However, similarly to the case of Fe 2 O 3 , considering the manufacturing cost of the glass substrate, the CeO 2 content is preferably regulated to 0.001% or more. Further, the content of TiO 2 is preferably regulated to 0.1% or less (preferably 0.05% or less, more preferably 0.01% or less). However, considering the manufacturing cost of the glass substrate, the content of TiO 2 is preferably regulated to 0.001% or more. Furthermore, the content of NiO is preferably regulated to 0.05% or less (preferably 0.01% or less, more preferably 0.005% or less). However, considering the manufacturing cost of the glass substrate, the content of NiO is preferably regulated to 0.001% or more.
本発明のガラス基板において、基板表面は無研磨であることが好ましい。基板表面が無研磨であれば、研磨工程が省略されているため、ガラス基板の製造コストを大幅に下げることができる。また、本発明のガラス基板において、うねりは0.1μm以下(好ましくは0.05μm以下、より好ましくは0.03μm以下、更に好ましくは0.01μm以下)であることが好ましい。ガラス基板のうねりが0.1μmより大きいと、LCD等の製造工程において、セルギャップのバラツキの要因となり、表示ムラを引き起こすおそれがある。なお、製造条件を調整した上でオーバーフローダウンドロー法でガラス基板を成形すれば、基板表面が無研磨であり、且つうねりが0.1μm以下のガラス基板を得ることができる。 In the glass substrate of the present invention, the substrate surface is preferably unpolished. If the substrate surface is unpolished, the polishing process is omitted, so that the manufacturing cost of the glass substrate can be greatly reduced. In the glass substrate of the present invention, the swell is preferably 0.1 μm or less (preferably 0.05 μm or less, more preferably 0.03 μm or less, still more preferably 0.01 μm or less). If the waviness of the glass substrate is larger than 0.1 μm, it may cause variations in the cell gap in the manufacturing process of LCDs and the like, which may cause display unevenness. In addition, if a glass substrate is shape | molded by the overflow downdraw method after adjusting manufacturing conditions, the substrate surface can be obtained without a grinding | polishing and a wave | undulation of 0.1 micrometer or less.
本発明のガラス基板において、基板端面の平均表面粗さRaは、1μm以下が好ましく、0.5μm以下がより好ましい。ガラス基板の溶融欠陥検査は、ガラス基板の一方の基板端面に光を入射し、他方の基板端面側(非入射側)に到達する光の照度を測定する。よって、ガラス基板の基板端面の表面状態は溶融欠陥検査に少なからず影響を与える。基板端面の平均表面粗さRaが1μmより大きいと、基板端面で光が散乱し、溶融欠陥検査の検査精度が低下しやすくなる。 In the glass substrate of the present invention, the average surface roughness Ra of the substrate end face is preferably 1 μm or less, and more preferably 0.5 μm or less. In the melting defect inspection of a glass substrate, light is incident on one substrate end surface of the glass substrate, and the illuminance of light reaching the other substrate end surface side (non-incident side) is measured. Therefore, the surface state of the substrate end surface of the glass substrate has a considerable influence on the melting defect inspection. If the average surface roughness Ra of the substrate end face is larger than 1 μm, light is scattered at the end face of the substrate, and the inspection accuracy of the melt defect inspection tends to be lowered.
LCDまたは有機ELディスプレイに用いられるガラス基板は、以下のような特性も要求される。
(1)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。
(2)成膜、アニール等の熱処理工程で熱収縮しないこと。そのため高い歪点を有すること。
(3)ガラス基板として好ましくない溶融欠陥が発生しないよう、ガラスの溶融性や成形性に優れていること。
A glass substrate used for an LCD or an organic EL display is also required to have the following characteristics.
(1) To have chemical resistance that does not deteriorate due to various acids, alkalis, and other chemicals used in the photoetching process.
(2) No heat shrinkage in heat treatment processes such as film formation and annealing. Therefore, it must have a high strain point.
(3) The glass has excellent meltability and moldability so as not to cause undesirable melting defects as a glass substrate.
本発明のガラス基板は、80℃の10%HCl水溶液に3時間浸漬したとき、目視による表面観察で白濁、荒れが認められないことが好ましい。また、本発明のガラス基板は、20℃の63BHF溶液(HF:6質量%,NH4F:30質量%)に15分間浸漬したとき、目視による表面観察で白濁、荒れが認められないことが好ましい。TFT−LCD用ガラス基板の表面には、透明導電膜、絶縁膜、半導体膜、金属膜等が成膜され、しかもフォトエッチングにより種々の回路やパターンが形成される。また、これらの成膜工程、或いはフォトエッチング工程において、種々の熱処理や薬品処理がガラス基板に施される。一般的に、TFTアレイプロセスでは、成膜工程→レジストパターン形成工程→エッチング工程→レジスト剥離工程の一連のプロセスが繰り返される。その際、エッチング液として、Al、Mo系膜のエッチングにはリン酸系溶液、ITO系膜のエッチングには王水(HCl+HNO3)系溶液、SiNx、SiO2膜等のエッチングにはBHF溶液等の多種多様の薬液が使用され、これらは低コスト化を考慮して、使い捨てではなく、循環の液系フローとなっている。ガラス基板の耐薬品性が低いと、エッチングの際、薬液とガラス基板の反応生成物が、循環の液系フローのフィルターを詰まらせたり、不均質エッチングによってガラス基板表面に白濁が生じ、或いはエッチング液の成分が変化することによって、エッチングレートが不安定になる等の様々な問題を引き起こす可能性がある。 When the glass substrate of the present invention is immersed in a 10% HCl aqueous solution at 80 ° C. for 3 hours, it is preferable that no white turbidity or roughness is observed by visual observation of the surface. In addition, when the glass substrate of the present invention is immersed in a 63 BHF solution (HF: 6 mass%, NH 4 F: 30 mass%) at 20 ° C. for 15 minutes, white turbidity and roughness may not be observed by visual observation of the surface. preferable. A transparent conductive film, an insulating film, a semiconductor film, a metal film, and the like are formed on the surface of the glass substrate for TFT-LCD, and various circuits and patterns are formed by photoetching. In these film forming steps or photoetching steps, various heat treatments and chemical treatments are performed on the glass substrate. In general, in the TFT array process, a series of processes including a film forming process, a resist pattern forming process, an etching process, and a resist stripping process are repeated. At that time, as an etchant, a phosphoric acid solution is used for etching Al and Mo films, an aqua regia (HCl + HNO 3 ) solution is used for etching ITO films, a BHF solution is used for etching SiNx, SiO 2 films, and the like. A wide variety of chemical solutions are used, and these are not disposable but a circulating liquid system flow in consideration of cost reduction. If the chemical resistance of the glass substrate is low, the reaction product of the chemical and the glass substrate may clog the filter of the circulating liquid system during etching, or the glass substrate surface may become cloudy due to inhomogeneous etching or etching. Changes in the components of the liquid may cause various problems such as an unstable etching rate.
本発明のガラス基板において、歪点は、好ましくは630℃以上、より好ましくは635℃以上、更に好ましくは640℃以上、最も好ましくは645℃以上である。TFT−LCDの製造工程において、ガラス基板は、高温の熱処理に供される。ガラス基板の歪点が630℃未満であると、例えば、ガラス基板が400〜600℃で熱処理された場合、熱収縮と呼ばれる微小な寸法収縮が生じ、これがTFTの画素ピッチのずれを惹起して表示不良の原因となるおそれがある。また、ガラス基板の歪点が630℃未満であると、ガラス基板の変形、反り等が生じるおそれがある。ここで、「歪点」は、ASTM C336に準拠した方法により測定した値を指す。 In the glass substrate of the present invention, the strain point is preferably 630 ° C. or higher, more preferably 635 ° C. or higher, further preferably 640 ° C. or higher, and most preferably 645 ° C. or higher. In the TFT-LCD manufacturing process, the glass substrate is subjected to high-temperature heat treatment. If the strain point of the glass substrate is lower than 630 ° C., for example, when the glass substrate is heat-treated at 400 to 600 ° C., a minute dimensional shrinkage called thermal shrinkage occurs, which causes a shift in the pixel pitch of the TFT. It may cause a display failure. Moreover, there exists a possibility that a deformation | transformation, a curvature, etc. of a glass substrate may arise that the strain point of a glass substrate is less than 630 degreeC. Here, “strain point” refers to a value measured by a method based on ASTM C336.
本発明のガラス基板において、液相温度は1200℃以下が好ましく、1150℃以下がより好ましく、1080℃以下が更に好ましく、1050℃以下が特に好ましく、1030℃以下が最も好ましい。一般的に、オーバーフローダウンドロー法は、フロート法等の他の成形方法と比較してガラス成形時の粘度が高いため、ガラスの耐失透性が悪いと、成形中に失透ブツが発生し、ガラス基板に成形し難くなる。具体的には、液相温度が1200℃より高いと、オーバーフローダウンドロー法で成形し難くなり、表面品位が良好なガラス基板を得難くなる。つまり、液相温度が1200℃より高いと、ガラス基板の成形方法に不当な制約が課され、所望の表面品位を有するガラス基板を成形し難くなる。ここで、「液相温度」は、ガラスを粉砕し、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、温度勾配炉中に24時間保持した後、ガラス中に結晶が析出する温度を指す。 In the glass substrate of the present invention, the liquidus temperature is preferably 1200 ° C. or less, more preferably 1150 ° C. or less, still more preferably 1080 ° C. or less, particularly preferably 1050 ° C. or less, and most preferably 1030 ° C. or less. Generally, the overflow down draw method has a higher viscosity at the time of glass molding than other molding methods such as the float method, so if the devitrification resistance of the glass is poor, devitrification will occur during molding. It becomes difficult to form a glass substrate. Specifically, when the liquidus temperature is higher than 1200 ° C., it is difficult to mold by the overflow downdraw method, and it becomes difficult to obtain a glass substrate with good surface quality. That is, when the liquidus temperature is higher than 1200 ° C., an unreasonable restriction is imposed on the glass substrate forming method, and it becomes difficult to form a glass substrate having a desired surface quality. Here, “liquid phase temperature” refers to pulverizing glass, passing through a standard sieve 30 mesh (500 μm), and putting the glass powder remaining on 50 mesh (300 μm) into a platinum boat, and keeping it in a temperature gradient furnace for 24 hours. Later, it refers to the temperature at which crystals precipitate in the glass.
本発明のガラス基板において、102.5dPa・sにおける温度は1575℃以下が好ましく、1560℃以下がより好ましい。ガラスを高温で長時間溶融すれば、ガラス中の泡や異物等の溶融欠陥を低減できるが、高温域での溶融は、ガラス溶融窯への負担を増加させる。例えば、窯に使用されているアルミナやジルコニア等の耐火物は、高温になる程、溶融ガラスにより激しく侵食され、これに付随して窯のライフサイクルも短くなる。また、窯の内部を高温に保つためのランニングコストは、低温で溶融する場合に比べて高くなる。よって、高温域での溶融は、ガラス基板を製造する上で不利である。なお、高温粘度102.5dPa・sにおける溶融ガラスの温度は、溶融温度に相当している。ここで、「102.5dPa・sにおける温度」は、既知の白金引き上げ法で測定した値を指す。 In the glass substrate of the present invention, the temperature at 10 2.5 dPa · s is preferably 1575 ° C. or less, and more preferably 1560 ° C. or less. If the glass is melted at a high temperature for a long time, melting defects such as bubbles and foreign matters in the glass can be reduced, but melting at a high temperature region increases the burden on the glass melting furnace. For example, refractories such as alumina and zirconia used in kilns are eroded violently by molten glass as the temperature rises, and the life cycle of the kiln is shortened accordingly. Moreover, the running cost for maintaining the interior of the kiln at a high temperature is higher than that when melting at a low temperature. Therefore, melting in a high temperature region is disadvantageous in producing a glass substrate. The temperature of the molten glass at a high temperature viscosity of 10 2.5 dPa · s corresponds to the melting temperature. Here, “temperature at 10 2.5 dPa · s” refers to a value measured by a known platinum pulling method.
本発明のガラス基板は、ガラス組成として、下記酸化物換算の質量%で、SiO2 50〜80%、B2O3 0〜20%、MgO 0〜15%、CaO 3〜15%、SrO 0〜15%、BaO 0〜15%、Na2O 0〜15%、K2O 0〜10%、Fe2O3 0.001〜0.03%含有することが好ましく、LCDまたは有機ELディスプレイに用いる場合には、ガラス組成として、下記酸化物換算の質量%で、SiO2 50〜80%、B2O3 3〜20%、MgO 0〜15%、CaO 3〜15%、SrO 0〜15%、BaO 0〜15%、Fe2O3 0.001〜0.03%含有し、且つ実質的にアルカリ金属酸化物を含有しないことが好ましい。 The glass substrate of the present invention has, as a glass composition, mass% in terms of the following oxides: SiO 2 50 to 80%, B 2 O 3 0 to 20%, MgO 0 to 15%, CaO 3 to 15%, SrO 0. ~15%, BaO 0~15%, Na 2 O 0~15%, K 2 O 0~10%, preferably contains Fe 2 O 3 0.001~0.03%, in LCD or organic EL display if used, as a glass composition, in weight percent terms of oxide, SiO 2 50~80%, B 2 O 3 3~20%, 0~15% MgO, CaO 3~15%, SrO 0~15 %, BaO 0 to 15%, Fe 2 O 3 0.001 to 0.03%, and substantially no alkali metal oxide.
本発明のガラス基板のガラス組成範囲を上記のように限定した理由を下記に示す。なお、以下の%表示は、特に断りがある場合を除き、質量%を指す。 The reason why the glass composition range of the glass substrate of the present invention is limited as described above will be described below. In addition, the following% display points out the mass% except the case where there is particular notice.
SiO2は、ガラスのネットワークフォーマーであり、ガラスの耐熱性を向上させる成分であり、具体的には歪点を高くしてガラス基板の熱収縮を小さくする効果がある成分であり、その含有量は50〜80%、好ましくは52〜70%、より好ましくは54〜68%である。SiO2の含有量が多いと、ガラスの高温粘性が高くなり過ぎ、ガラスの溶融性が低下することに加えて、クリストバライトの失透ブツが析出しやすくなる。一方、SiO2の含有量が少ないと、ガラスの耐酸性や歪点が低下する傾向にある。 SiO 2 is a glass network former, and is a component that improves the heat resistance of glass. Specifically, it is a component that has the effect of increasing the strain point and reducing the thermal shrinkage of the glass substrate. The amount is 50-80%, preferably 52-70%, more preferably 54-68%. When the content of SiO 2 is large, the high-temperature viscosity of the glass becomes too high, and the meltability of the glass is lowered, and cristobalite devitrification is likely to precipitate. On the other hand, when the content of SiO 2 is small, the acid resistance and strain point of the glass tend to decrease.
Al2O3は、ガラスの歪点を上昇させ、クリストバライトの失透ブツの析出を抑制し、ガラスの液相温度を低下させる成分であり、その含有量は5〜25%、好ましくは7〜22%、より好ましくは9〜20%である。Al2O3の含有量が多いと、ガラスの耐バッファードフッ酸性(耐BHF性)が低下したり、ガラスの液相温度が上昇してガラス基板を成形し難くなる傾向にある。一方、Al2O3の含有量が少ないと、ガラスの歪点が低下する傾向にある。 Al 2 O 3 is a component that raises the strain point of glass, suppresses the precipitation of devitrified cristobalite, and lowers the liquidus temperature of the glass, and its content is 5 to 25%, preferably 7 to 22%, more preferably 9 to 20%. When the content of Al 2 O 3 is large, the buffered hydrofluoric acid resistance (BHF resistance) of the glass tends to decrease, or the liquidus temperature of the glass tends to increase, making it difficult to mold the glass substrate. On the other hand, when the content of Al 2 O 3 is small, the strain point of the glass tends to decrease.
B2O3は、融剤として作用し、ガラスの粘性を下げ、ガラスの溶融性を改善する成分であり、その含有量は0〜20%、好ましくは3〜20%、より好ましくは5〜15%、更に好ましくは6〜14%、特に好ましくは7〜13%である。ガラス組成中に実質的にアルカリ金属酸化物を含有しない無アルカリガラスの場合、B2O3は必須成分であり、ガラス組成中にB2O3を3%以上、好ましくは6%以上、より好ましくは7%以上含有させる必要がある。B2O3の含有量が多いと、ガラスの歪点が低下したり、ガラスの耐酸性が低下する傾向にある。一方、B2O3の含有量が少ないと、融剤としての効果を得難くなる。 B 2 O 3 is a component that acts as a flux, lowers the viscosity of the glass, and improves the meltability of the glass, and its content is 0 to 20%, preferably 3 to 20%, more preferably 5 to 5%. It is 15%, more preferably 6 to 14%, particularly preferably 7 to 13%. In the case of a non-alkali glass that does not substantially contain an alkali metal oxide in the glass composition, B 2 O 3 is an essential component, and B 2 O 3 in the glass composition is 3% or more, preferably 6% or more. Preferably, it is necessary to contain 7% or more. When there are many content of B 2 O 3, may decrease the strain point of the glass, the acid resistance of the glass tends to decrease. On the other hand, the content of B 2 O 3 is small, becomes difficult to obtain an effect as a flux.
MgOは、ガラスの歪点を低下させずに高温粘性のみを低下させて、ガラスの溶融性を改善する成分であり、その含有量は0〜15%、好ましくは0〜10%、より好ましくは0〜7%、更に好ましくは0〜0.5%である。MgOの含有量が多いと、クリストバライトやエンスタタイトの失透ブツが発生しやすくなる。また、MgOの含有量が多いと、耐BHF性が低下し、フォトエッチング工程でガラス基板が侵食され、その反応生成物がガラス基板の表面に付着し、ガラス基板が白濁しやすくなる。 MgO is a component that reduces only the high temperature viscosity without reducing the strain point of the glass and improves the meltability of the glass, and its content is 0 to 15%, preferably 0 to 10%, more preferably 0 to 7%, more preferably 0 to 0.5%. When the content of MgO is large, cristobalite or enstatite devitrification is likely to occur. Moreover, when there is much content of MgO, BHF resistance will fall, a glass substrate will be eroded by a photo-etching process, the reaction product will adhere to the surface of a glass substrate, and a glass substrate will become cloudy easily.
CaOは、ガラスの歪点を低下させずに高温粘性のみを低下させて、ガラスの溶融性を改善する成分であり、その含有量は3〜15%、好ましくは3〜12%、より好ましくは3〜10%である。無アルカリガラスの場合、CaOは必須成分であり、ガラス組成中にCaOを3%以上含有させる必要がある。CaOの含有量が多いと、耐BHF性が低下することに加えて、ガラスの密度や熱膨張係数が上昇する傾向にある。 CaO is a component that reduces only the high temperature viscosity without reducing the strain point of the glass and improves the meltability of the glass, and its content is 3 to 15%, preferably 3 to 12%, more preferably 3 to 10%. In the case of alkali-free glass, CaO is an essential component, and it is necessary to contain 3% or more of CaO in the glass composition. When the content of CaO is large, in addition to the decrease in BHF resistance, the density and thermal expansion coefficient of glass tend to increase.
SrOは、ガラスの耐薬品性と耐失透性を向上させる成分であり、その含有量は0〜15%、好ましくは0〜12%、より好ましくは1〜10%である。SrOの含有量が多いと、ガラスの密度や熱膨張係数が上昇する傾向にある。 SrO is a component that improves the chemical resistance and devitrification resistance of glass, and its content is 0 to 15%, preferably 0 to 12%, and more preferably 1 to 10%. When the content of SrO is large, the density and thermal expansion coefficient of glass tend to increase.
BaOは、ガラスの耐薬品性と耐失透性を向上させる成分であり、その含有量は0〜15%、好ましくは0〜12%、より好ましくは0〜10%である。BaOの含有量が多いと、ガラスの密度や熱膨張係数が上昇する傾向にある。 BaO is a component that improves the chemical resistance and devitrification resistance of glass, and its content is 0 to 15%, preferably 0 to 12%, and more preferably 0 to 10%. When there is much content of BaO, it exists in the tendency for the density and thermal expansion coefficient of glass to rise.
アルカリ土類金属酸化物(MgO、CaO、SrO、BaO)は、混合して含有させると、ガラスの溶融性と耐失透性を向上させることができるが、これらの成分が多いと、ガラスの密度が上昇する傾向にあり、ガラス基板の軽量化が困難になる。アルカリ土類酸化物の含有量は、合量で0〜25%、好ましくは1〜22%、より好ましくは5〜20%、更に好ましくは7〜18%である。 Alkaline earth metal oxides (MgO, CaO, SrO, BaO) can improve the meltability and devitrification resistance of glass when mixed and contained. The density tends to increase, making it difficult to reduce the weight of the glass substrate. The total content of the alkaline earth oxide is 0 to 25%, preferably 1 to 22%, more preferably 5 to 20%, still more preferably 7 to 18%.
Na2Oは、ガラスの熱膨張係数を制御したり、ガラスの溶融性を高めたりする成分であり、その含有量は0〜15%、好ましくは0〜10%である。Na2Oの含有量が多いと、ガラスの歪点が低下する傾向にある。K2Oは、ガラスの熱膨張係数を制御したり、ガラスの溶融性を高めたりする成分であり、その含有量は0〜10%である。K2Oの含有量が多いと、ガラスの歪点が低下する傾向にある。また、LCDまたは有機ELディスプレイに用いる場合、アルカリ金属酸化物(Na2O、K2O、Li2O)を実質的に含有しないことが好ましい。このようにすれば、TFTの製造工程において、熱処理中にアルカリ金属イオンが成膜された半導体物質中に拡散し、膜特性が劣化するおそれがなく、TFTの信頼性を損なうことがない。 Na 2 O is a component that controls the thermal expansion coefficient of glass or increases the meltability of glass, and its content is 0 to 15%, preferably 0 to 10%. When Na 2 O content is large, the strain point of the glass tends to decrease. K 2 O is a component that controls the thermal expansion coefficient of glass or increases the meltability of glass, and its content is 0 to 10%. When K 2 O content is large, the strain point of the glass tends to decrease. In the case of using the LCD or organic EL display, it is preferred not to contain alkali metal oxides (Na 2 O, K 2 O , Li 2 O) a substantially. In this way, in the TFT manufacturing process, alkali metal ions are diffused into the semiconductor material on which the film is formed during the heat treatment, so that the film characteristics are not deteriorated, and the reliability of the TFT is not impaired.
Fe2O3は、ガラスの透過率に影響を与える成分であり、その含有量は0.001〜0.03%、好ましくは0.001〜0.025%、より好ましくは0.005〜0.02%、更に好ましくは0.006〜0.02%、特に好ましくは0.007〜0.02%である。Fe2O3の含有量が0.03%より多いと、ガラス基板の透過率が低下しやすくなる。一方、Fe2O3の含有量が0.001%より少ないと、高純度のガラス原料を使用するとともに、ガラス基板の製造工程を厳密に管理する必要があるため、ガラス基板の製造コストが不当に上昇する。 Fe 2 O 3 is a component that affects the transmittance of glass, and its content is 0.001 to 0.03%, preferably 0.001 to 0.025%, more preferably 0.005 to 0. 0.02%, more preferably 0.006 to 0.02%, and particularly preferably 0.007 to 0.02%. When the content of Fe 2 O 3 is more than 0.03%, the transmittance of the glass substrate tends to decrease. On the other hand, if the content of Fe 2 O 3 is less than 0.001%, it is necessary to use a high-purity glass raw material and strictly control the manufacturing process of the glass substrate. To rise.
本発明のガラス基板は、ガラス組成中に上記成分以外にも下記の成分を15%まで含有させることができる。 The glass substrate of the present invention can contain up to 15% of the following components in addition to the above components in the glass composition.
ZnOは、ガラスの耐BHF性を改善するとともに、ガラスの溶融性を改善する成分であり、その含有量は0〜10%、好ましくは0〜5%、より好ましくは0〜3%である。ZnOの含有量が多いと、ガラスが失透しやすくなったり、歪点が低下しやすくなる。 ZnO is a component that improves the BHF resistance of the glass and improves the meltability of the glass, and its content is 0 to 10%, preferably 0 to 5%, more preferably 0 to 3%. When there is much content of ZnO, it will become easy to devitrify glass and a strain point will fall easily.
ZrO2は、ガラスの耐薬品性、特に耐酸性を改善し、ヤング率を向上させる成分であり、その含有量は0〜10%であり、好ましくは0〜2%、より好ましくは0〜1%である。ZrO2の含有量が多いと、ガラスの液相温度が上昇し、ジルコンの失透ブツが出やすくなる。 ZrO 2 is a component that improves the chemical resistance of glass, particularly acid resistance, and improves the Young's modulus, and its content is 0 to 10%, preferably 0 to 2%, more preferably 0 to 1. %. When the content of ZrO 2 is large, the liquidus temperature of the glass rises, devitrification stones of zircon is readily released.
As2O3、Sb2O3、SnO2、Cl、Fは、清澄剤として作用する成分であり、その含有量は合量で0〜2%、好ましくは0〜1.5%、より好ましくは0.01〜1%である。また、清澄剤として、C、SO3もガラス基板の透過率に影響を与えない範囲で含有させることができる。ただし、環境保護の観点から、清澄剤として、実質的にAs2O3を含有しないことが好ましい。ここで、「実質的にAs2O3を含有しない」とは、ガラス組成中のAs2O3の含有量が1000ppm(質量)以下の場合を指す。また、環境保護の観点から、清澄剤として、実質的にSb2O3を含有しないことが好ましい。ここで、「実質的にSb2O3を含有しない」とは、ガラス組成中のSb2O3の含有量が1000ppm(質量)以下の場合を指す。 As 2 O 3 , Sb 2 O 3 , SnO 2 , Cl, and F are components that act as fining agents, and their content is 0 to 2% in total, preferably 0 to 1.5%, and more preferably Is 0.01 to 1%. Moreover, C and SO 3 can also be contained as a fining agent in a range that does not affect the transmittance of the glass substrate. However, from the viewpoint of environmental protection, it is preferable that As 2 O 3 is not substantially contained as a clarifier. Here, “substantially does not contain As 2 O 3 ” refers to the case where the content of As 2 O 3 in the glass composition is 1000 ppm (mass) or less. Further, from the viewpoint of environmental protection, as a fining agent, it is preferable to contain substantially no Sb 2 O 3. Here, “substantially does not contain Sb 2 O 3 ” refers to a case where the content of Sb 2 O 3 in the glass composition is 1000 ppm (mass) or less.
As2O3は、透過率に影響を与える成分であり、ガラス組成中に含有させると、ガラス基板の透過率が低下しやすくなる。一方、SnO2は、ガラス組成中に0.01〜2%、0.05〜1%、特に0.1〜0.5%含有させると、SnO2の還元効果によって、ガラスの透過率を高めることができる。また、上記の通り、As2O3、Sb2O3は、環境保護の観点から、実質的に含有しないことが好ましい。以上の点を考慮すれば、清澄剤として、SnO2を必須成分として含有し、実質的にAs2O3、Sb2O3を含有しないことが好ましい。 As 2 O 3 is a component that affects the transmittance, and when contained in the glass composition, the transmittance of the glass substrate tends to decrease. On the other hand, when SnO 2 is contained in the glass composition in an amount of 0.01 to 2%, 0.05 to 1%, particularly 0.1 to 0.5%, the glass transmittance is increased due to the reduction effect of SnO 2. be able to. Further, as described above, As 2 O 3, Sb 2 O 3 , from the viewpoint of environmental protection, it is preferable not substantially contained. Considering the above points, it is preferable that SnO 2 is contained as an essential component as a refining agent and substantially no As 2 O 3 or Sb 2 O 3 is contained.
Cr2O3は、ガラスの透過率に影響を与える成分であり、その含有量は0〜0.001%、好ましくは0.0001〜0.002%、より好ましくは0.0002〜0.0015%、更に好ましくは0.0003〜0.001%である。Cr3+は波長域400〜550nmと波長域550〜700nmで光を吸収するため、Cr2O3の含有量が0.002%より多いと、溶融欠陥検査の検査精度が低下しやすくなる。一方、Cr2O3の含有量が0.0001%より少ないと、高純度のガラス原料を使用するとともに、ガラス基板の製造工程を厳密に管理する必要があるため、ガラス基板の製造コストが不当に上昇する。 Cr 2 O 3 is a component that affects the transmittance of the glass, and its content is 0 to 0.001%, preferably 0.0001 to 0.002%, more preferably 0.0002 to 0.0015. %, More preferably 0.0003 to 0.001%. Since Cr 3+ absorbs light in the wavelength range of 400 to 550 nm and the wavelength range of 550 to 700 nm, if the content of Cr 2 O 3 is more than 0.002%, the inspection accuracy of the melt defect inspection tends to be lowered. On the other hand, if the content of Cr 2 O 3 is less than 0.0001%, it is necessary to use a high-purity glass raw material and to strictly control the glass substrate manufacturing process, so that the glass substrate manufacturing cost is unreasonable. To rise.
なお、既述の通り、可視域で光を吸収、或いは可視域で光の吸収を強める成分、例えば遷移金属酸化物の含有量をできるだけ低減するのが好ましい。例えば、CeO2の含有量を0.1%以下(好ましくは0.05%以下、より好ましくは0.01%以下)に規制するのが好ましい。ただし、ガラス基板の製造コストを考慮すれば、CeO2の含有量を0.001%以上に規制するのが好ましい。また、TiO2の含有量を0.1%以下(好ましくは0.05%以下、より好ましくは0.01%以下)に規制するのが好ましい。ただし、ガラス基板の製造コストを考慮すれば、TiO2の含有量を0.001%以上に規制するのが好ましい。さらに、NiOの含有量を0.05%以下(好ましくは0.01%以下、より好ましくは0.005%以下)に規制するのが好ましい。ただし、ガラス基板の製造コストを考慮すれば、NiOの含有量を0.001%以上に規制するのが好ましい。 As described above, it is preferable to reduce the content of a component that absorbs light in the visible region or enhances light absorption in the visible region, such as a transition metal oxide, as much as possible. For example, the CeO 2 content is preferably regulated to 0.1% or less (preferably 0.05% or less, more preferably 0.01% or less). However, considering the manufacturing cost of the glass substrate, the CeO 2 content is preferably regulated to 0.001% or more. Further, the content of TiO 2 is preferably regulated to 0.1% or less (preferably 0.05% or less, more preferably 0.01% or less). However, considering the manufacturing cost of the glass substrate, the content of TiO 2 is preferably regulated to 0.001% or more. Furthermore, the content of NiO is preferably regulated to 0.05% or less (preferably 0.01% or less, more preferably 0.005% or less). However, considering the manufacturing cost of the glass substrate, the content of NiO is preferably regulated to 0.001% or more.
上記成分以外にも、500〜800nmの波長域で顕著な吸収を有しない成分を添加することができ、例えばY2O3、Nb2O5、La2O3を5%まで含有させることができる。これらの成分は、ガラスの歪点、ヤング率等を高める働きがあるが、その含有量が多いと、密度が増大する傾向にある。 In addition to the above components, components that do not have significant absorption in the wavelength range of 500 to 800 nm can be added. For example, Y 2 O 3 , Nb 2 O 5 , La 2 O 3 can be contained up to 5%. it can. These components have a function of increasing the strain point, Young's modulus, etc. of the glass, but when the content is large, the density tends to increase.
本発明のガラス基板は、所望のガラス組成となるように調合したガラス原料を連続溶融炉に投入し、ガラス原料を1450〜1650℃で加熱溶融し、清澄した後、成形装置に供給した上で溶融ガラスを板状に成形し、徐冷することにより製造することができる。また、波長500〜800nmにおけるガラス基板の透過率を80%以上にする方法として、(1)透過率を低下させる不純物が少ないガラス原料、特にFe2O3が少ないガラス原料を使用する、(2)ガラス基板の製造工程でFe2O3等が混入しないようにする、(3)ガラスの溶融条件、例えば溶融温度、溶融雰囲気、溶融時間を調整する等の方法が挙げられる。 In the glass substrate of the present invention, a glass raw material prepared so as to have a desired glass composition is put into a continuous melting furnace, the glass raw material is heated and melted at 1450 to 1650 ° C., clarified, and then supplied to a molding apparatus. It can be produced by forming molten glass into a plate shape and slowly cooling it. In addition, as a method for setting the transmittance of the glass substrate at a wavelength of 500 to 800 nm to 80% or more, (1) a glass raw material with few impurities that lower the transmittance, particularly a glass raw material with little Fe 2 O 3 is used. (1) Preventing Fe 2 O 3 and the like from being mixed in the glass substrate production process, (3) methods for adjusting glass melting conditions such as melting temperature, melting atmosphere, and melting time.
溶融槽の材質として、アルミナ質電鋳煉瓦等のアルミナ耐火物、ジルコニア耐火物、ジルコン耐火物、シリカブロック等の石英耐火物等を用いることが好ましい。これらの耐火物は、溶融ガラスに侵食され難く、ガラスへの成分溶出が少ないため、好適である。 As a material for the melting tank, it is preferable to use alumina refractories such as alumina electrocast bricks, zirconia refractories, zircon refractories, quartz refractories such as silica blocks, and the like. These refractories are suitable because they are hard to be eroded by molten glass and have little component elution into the glass.
本発明のガラス基板は、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でガラス基板を成形すれば、無研磨で表面品位が良好なガラス基板を製造することができる。その理由は、オーバーフローダウンドロー法の場合、ガラス基板の表面となるべき面は樋状耐火物に接触せず、自由表面の状態で成形されるからである。ここで、オーバーフローダウンドロー法は、溶融ガラスを耐熱性を有する樋状耐火物の両側から溢れさせて、溢れた溶融ガラスを樋状耐火物の下端で合流させながら、下方に延伸成形してガラス基板を製造する方法である。樋状耐火物の構造や材質は、ガラス基板の寸法や表面精度を所望の状態とし、ガラス基板に使用できる品位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ためにガラス基板に対してどのような方法で力を印加するものであってもよい。例えば、充分に大きい幅を有する耐熱性ロールをガラス基板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基板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。なお、液相温度が1200℃以下、液相粘度が104.0dPa・s以上であれば、オーバーフローダウンドロー法でガラス基板を製造することができる。 The glass substrate of the present invention is preferably formed by an overflow downdraw method. If a glass substrate is formed by the overflow downdraw method, a glass substrate having good surface quality without polishing can be produced. The reason is that, in the case of the overflow downdraw method, the surface to be the surface of the glass substrate is not in contact with the bowl-like refractory and is molded in a free surface state. Here, the overflow down draw method is a method in which the molten glass is overflowed from both sides of the heat-resistant bowl-like refractory, and the overflowed molten glass is joined at the lower end of the bowl-like refractory and stretched downward to form glass. A method for manufacturing a substrate. The structure and material of the bowl-shaped refractory are not particularly limited as long as the dimensions and surface accuracy of the glass substrate can be set to a desired state and a quality usable for the glass substrate can be realized. Moreover, in order to perform the downward extending | stretching shaping | molding, you may apply force with what kind of method with respect to a glass substrate. For example, a method may be employed in which a heat-resistant roll having a sufficiently large width is rotated and stretched in contact with the glass substrate, or a plurality of pairs of heat-resistant rolls are only near the end face of the glass substrate. You may employ | adopt the method of making it contact and extending | stretching. If the liquid phase temperature is 1200 ° C. or lower and the liquid phase viscosity is 10 4.0 dPa · s or higher, the glass substrate can be produced by the overflow down draw method.
本発明のガラス基板の成形方法として、オーバーフローダウンドロー法以外にも、種々の方法を採用することができる。例えば、フロート法、スロットダウンドロー法、ロールアウト法等の成形方法を採用することができる。 In addition to the overflow down draw method, various methods can be employed as the glass substrate forming method of the present invention. For example, a forming method such as a float method, a slot down draw method, or a roll out method can be employed.
本発明のガラス基板は、ディスプレイに用いることが好ましい。本発明のガラス基板は、経路長50mmにおける波長500〜800nmの透過率が高いため、溶融欠陥を容易に検出でき、近年のディスプレイの高精細化、高機能化の要請を満たすことができる。また、本発明のガラス基板は、LCDまたは有機ELディスプレイに用いることが好ましい。本発明のガラス基板は、基板寸法が大きく、且つ経路長50mmにおける波長500〜800nmの透過率が高いため、LCDまたは有機ELディスプレイの生産性の向上、コストダウンを容易に図ることができる。更には、本発明のガラス基板は、LCDまたは有機ELディスプレイに求められる種々の特性を満足できるため、本用途に好適である。 The glass substrate of the present invention is preferably used for a display. Since the glass substrate of the present invention has a high transmittance at a wavelength of 500 to 800 nm at a path length of 50 mm, melting defects can be easily detected, and the recent demand for higher definition and higher functionality of displays can be satisfied. Further, the glass substrate of the present invention is preferably used for an LCD or an organic EL display. Since the glass substrate of the present invention has a large substrate size and high transmittance at a wavelength of 500 to 800 nm at a path length of 50 mm, it is possible to easily improve the productivity of the LCD or the organic EL display and reduce the cost. Furthermore, since the glass substrate of the present invention can satisfy various properties required for LCDs or organic EL displays, it is suitable for this application.
以下、実施例に基づいて、本発明を詳細に説明する。 Hereinafter, based on an Example, this invention is demonstrated in detail.
表1、2は、本発明の実施例(試料No.1〜15)、表3は、本発明の比較例(試料No.16、17)を示している。 Tables 1 and 2 show examples of the present invention (sample Nos. 1 to 15), and Table 3 shows comparative examples (samples No. 16 and 17) of the present invention.
表中の各試料は次のようにして作製した。 Each sample in the table was prepared as follows.
まず表中のガラス組成となるようにガラス原料を調合したバッチを白金坩堝に入れ、1600℃で23.5時間溶融した後、カーボン板上に流し出して板状に成形した。次に、成形したガラスを750℃に保持したアニール炉に入れて、徐冷し、各試料を得た。 First, a batch prepared by preparing glass raw materials so as to have the glass composition shown in the table was put in a platinum crucible and melted at 1600 ° C. for 23.5 hours, and then poured out onto a carbon plate to be formed into a plate shape. Next, the molded glass was placed in an annealing furnace maintained at 750 ° C. and slowly cooled to obtain each sample.
密度は、周知のアルキメデス法によって測定した。 The density was measured by the well-known Archimedes method.
熱膨張係数は、ディラトメーターを用いて、30〜380℃の温度範囲で測定した。 The thermal expansion coefficient was measured in a temperature range of 30 to 380 ° C. using a dilatometer.
歪点は、ASTM C336に準拠した方法により測定した。 The strain point was measured by a method based on ASTM C336.
軟化点は、ASTM C338に準拠した方法により測定した。 The softening point was measured by a method based on ASTM C338.
高温粘度102.5dPa・sにおける温度は、周知の白金球引き上げ法で測定した。 The temperature at a high temperature viscosity of 10 2.5 dPa · s was measured by a well-known platinum ball pulling method.
ヤング率は、共振法により測定した。 Young's modulus was measured by a resonance method.
耐BHF性は、63BHF溶液を用いて、20℃、15分間の条件で各試料を処理し、各試料の表面を目視で観察することで評価した。具体的には、試料の表面に白濁、荒れおよびクラックが発生していないものを「○」、試料の表面が白濁しているが、試料の表面に荒れおよびクラックが発生していないものを「△」、試料の表面が白濁し、且つ試料の表面に荒れまたはクラックが発生しているものを「×」とした。 BHF resistance was evaluated by treating each sample using a 63BHF solution under the conditions of 20 ° C. and 15 minutes, and visually observing the surface of each sample. Specifically, “○” indicates that the sample surface is free of white turbidity, roughness and cracks, and “Sample” indicates that the surface of the sample is white turbidity but no roughness and cracks are generated on the surface of the sample. “△”, “X” means that the surface of the sample was clouded and the surface of the sample was rough or cracked.
耐酸性は、10%塩酸水溶液を用いて、80℃、3時間の条件で各試料を処理し、各試料の表面を目視で観察することで評価した。具体的には、試料の表面に白濁、荒れおよびクラックが発生していないものを「○」、試料の表面が白濁しているが、試料の表面に荒れおよびクラックが発生していないものを「△」、試料の表面が白濁し、且つ試料の表面に荒れまたはクラックが発生しているものを「×」とした。 The acid resistance was evaluated by treating each sample using a 10% hydrochloric acid aqueous solution at 80 ° C. for 3 hours and visually observing the surface of each sample. Specifically, “○” indicates that the sample surface is free of white turbidity, roughness and cracks, and “Sample” indicates that the surface of the sample is white turbidity but no roughness and cracks are generated on the surface of the sample. “△”, “X” means that the surface of the sample was clouded and the surface of the sample was rough or cracked.
経路長50mmにおける波長500nmおよび800nmの透過率は、次のようにして測定した。まず各試料を50mm厚に切断した後、切断面を鏡面研磨し、50mm厚の測定試料を作製した。次に、分光光度計を用いて、この測定試料の波長500nmおよび800nmの透過率を測定した。 The transmittance at wavelengths of 500 nm and 800 nm at a path length of 50 mm was measured as follows. First, each sample was cut to a thickness of 50 mm, and then the cut surface was mirror-polished to prepare a measurement sample having a thickness of 50 mm. Next, the transmittance of the measurement sample at wavelengths of 500 nm and 800 nm was measured using a spectrophotometer.
経路長2000mmにおける溶融欠陥検査は、次のようにして行った。まず各試料をブルバーナー加工し、長さ2000mmのムク棒を作製し、両端面を鏡面研磨した。次に、一方の端面から光を入射させて、他方の端面側(非入射側)で照度を測定した。照度の測定値から、25μmの溶融欠陥を検出できるものを「○」、25μmの溶融欠陥を検出できないものを「×」として評価した。 The melt defect inspection at a path length of 2000 mm was performed as follows. First, each sample was subjected to bull burner processing to produce a 2000 mm long rod, and both end surfaces were mirror-polished. Next, light was incident from one end face, and illuminance was measured on the other end face side (non-incident side). From the measured value of illuminance, evaluation was made with “◯” indicating that a 25 μm melt defect could be detected, and “X” indicating that a 25 μm melt defect could not be detected.
表1、2から明らかなように、試料No.1〜15は、経路長50mmにおける波長500nmおよび800nmの透過率が80%以上、つまり経路長50mmにおける波長500〜800nmの透過率が80%以上であり、且つ経路長2000mmにおける溶融欠陥検査の評価が良好であった。 As apparent from Tables 1 and 2, Sample No. 1 to 15 are transmittances of wavelengths of 500 nm and 800 nm at a path length of 50 mm of 80% or more, that is, transmittances of wavelengths of 500 to 800 nm at a path length of 50 mm are 80% or more, and evaluation of melting defect inspection at a path length of 2000 mm Was good.
一方、表3から明らかなように、試料No.16は、Fe2O3の含有量が0.020%であるが、還元剤であるCを添加して溶融したため、800nmの透過率が80%未満になり、経路長2000mmにおける溶融欠陥検査の評価が不良であった。また、試料No.17は、Fe2O3の含有量が0.035%であるため、800nmの透過率が80%未満になり、経路長2000mmにおける溶融欠陥検査の評価が不良であった。 On the other hand, as apparent from Table 3, the sample No. No. 16 has an Fe 2 O 3 content of 0.020%, but since it was melted by adding C, which is a reducing agent, the transmittance at 800 nm was less than 80%, and the melt defect inspection at a path length of 2000 mm was performed. Evaluation was bad. Sample No. In No. 17, since the content of Fe 2 O 3 was 0.035%, the transmittance at 800 nm was less than 80%, and the evaluation of the melt defect inspection at a path length of 2000 mm was poor.
さらに、試料No.1〜15について、試験溶融炉で溶融し、オーバーフローダウンドロー法で成形することにより、基板表面が無研磨、うねりが0.1μm以下、且つ基板寸法が2000mm×2000mm×0.5mm厚のガラス基板を作製したところ、経路長50mmにおける波長500〜800nmの透過率が80%以上であり、且つ経路長2000mmにおける溶融欠陥検査で25μmの溶融欠陥を検出することができた。ここで、経路長50mmにおける波長500〜800nmの透過率は、50mmのガラス製セルにガラス基板を積層させた上で測定した。なお、測定に際し、表面反射率の影響を考慮して、ガラス基板間に浸液(ベンジルアルコール)を浸透させた。また、測定に際し、基板端面の平均表面粗さRaを1μm以下に規制した。 Furthermore, sample no. Glass substrates 1 to 15 were melted in a test melting furnace and molded by an overflow down draw method, so that the substrate surface was unpolished, the swell was 0.1 μm or less, and the substrate dimensions were 2000 mm × 2000 mm × 0.5 mm thick As a result, the transmittance at a wavelength of 500 to 800 nm at a path length of 50 mm was 80% or more, and a 25 μm melt defect could be detected by a melt defect inspection at a path length of 2000 mm. Here, the transmittance at a wavelength of 500 to 800 nm at a path length of 50 mm was measured after a glass substrate was laminated on a 50 mm glass cell. In the measurement, an immersion liquid (benzyl alcohol) was infiltrated between the glass substrates in consideration of the influence of the surface reflectance. In the measurement, the average surface roughness Ra of the substrate end face was regulated to 1 μm or less.
以上の説明から明らかなように、本発明のガラス基板は、LCD、有機ELディスプレイ、無機ELディスプレイ、PDP、FED等のフラットパネルディスプレイ用基板に好適である。また、本発明のガラス基板は、電荷結合素子(CCD)や等倍近接型固体撮像素子(CIS)等のイメージセンサー用カバーガラスおよび太陽電池用基板にも好適である。 As is apparent from the above description, the glass substrate of the present invention is suitable for flat panel display substrates such as LCDs, organic EL displays, inorganic EL displays, PDPs, and FEDs. The glass substrate of the present invention is also suitable for a cover glass for an image sensor such as a charge-coupled device (CCD) or a 1 × proximity solid-state imaging device (CIS), and a substrate for a solar cell.
Claims (10)
It uses for a liquid crystal display or an organic electroluminescent display, The glass substrate in any one of Claims 1-9 characterized by the above-mentioned.
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