JP5712922B2 - 無アルカリガラスおよびその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、各種ディスプレイ用基板ガラスやフォトマスク用基板ガラスとして好適な、アルカリ金属酸化物を実質上含有せず、フロート成形およびフュージョン成形(ダウンドロー成形)が可能な、無アルカリガラスに関する。
従来、各種ディスプレイ用基板ガラス、特に表面に金属ないし酸化物薄膜等を形成するものでは、以下に示す特性が要求されてきた。
(1)アルカリ金属酸化物を含有していると、アルカリ金属イオンが薄膜中に拡散して膜特性を劣化させるため、実質的にアルカリ金属イオンを含まないこと。
(2)薄膜形成工程で高温にさらされる際に、ガラスの変形およびガラスの構造安定化に伴う収縮(熱収縮)を最小限に抑えうるように、歪点が高いこと。
(3)半導体形成に用いる各種薬品に対して充分な化学耐久性を有すること。特にSiOx やSiNx のエッチングのためのバッファードフッ酸(BHF:フッ酸とフッ化アンモニウムの混合液)、およびITOのエッチングに用いる塩酸を含有する薬液、金属電極のエッチングに用いる各種の酸(硝酸、硫酸等)、レジスト剥離液のアルカリに対して耐久性のあること。
(4)内部および表面に欠点(泡、脈理、インクルージョン、ピット、キズ等)がないこと。
上記の要求に加えて、近年では、以下のような状況にある。
(5)ディスプレイの軽量化が要求され、ガラス自身も密度の小さいガラスが望まれる。
(6)ディスプレイの軽量化が要求され、基板ガラスの薄板化が望まれる。
(7)これまでのアモルファスシリコン(a−Si)タイプの液晶ディスプレイに加え、若干熱処理温度の高い多結晶シリコン(p−Si)タイプの液晶ディスプレイが作製されるようになってきた(a−Si:約350℃→p−Si:350〜550℃)。
(8)液晶ディスプレイ作製熱処理の昇降温速度を速くして、生産性を上げたり耐熱衝撃性を上げるために、ガラスの平均熱膨張係数の小さいガラスが求められる。
一方、エッチングのドライ化が進み、耐BHF性に対する要求が弱くなってきている。これまでのガラスは、耐BHF性を良くするために、B23を6〜10モル%含有するガラスが多く用いられてきた。しかし、B23は歪点を下げる傾向がある。B23を含有しないまたは含有量の少ない無アルカリガラスの例としては以下のようなものがある。
特許文献1にはB23を含有しない、SiO2−Al23−SrOガラスが開示されているが、SiO2を77モル%以上含有するため、溶解に必要な温度が高く製造に困難を生ずる。
特許文献2にはB23を含有しない、SiO2−Al23−SrO結晶化ガラスが開示されているが、SiO2を68モル%以上、かつ、Al23を18モル%以上含有するため、溶解に必要な温度が高く製造に困難を生ずる。
特許文献3にはB23を0〜5重量%含有するガラスが開示されているが、CaOを11モル%以上含有するため失透温度が高く、またCaOの原料である石灰石中の不純物リンを多く含有し、ガラス基板上に作製するトランジスタにリーク電流を生じさせるおそれがある。
特許文献4にはB23を0〜3重量%含有するガラスが開示されているが、SrOとCaOをそれぞれ8モル%以上含有するため、50〜300℃での平均熱膨張係数が40×10-7/℃を超える。
特許文献5にはB23を0〜5モル%含有するガラスが開示されているが、SrOを15モル%以上含有するため、50〜300℃での平均熱膨張係数が50×10-7/℃を超える。
特許文献6にはB23を0〜5モル%含有するガラスが開示されているが、BaOを12モル%以上含有するため、熱膨張が大きく、密度も大きい。
特許文献7にはB23を0〜8モル%含有するガラスが開示されており、「SiO2を55〜67重量%含有し、かつ、Al23を6〜14重量%含有するガラス」(a群)と「SiO2を49〜58重量%含有し、かつ、Al23を16〜23重量%含有するガラス」(b群)とに分けられるが、a群はSiO2の含有量が多いため、SiO2原料であるケイ砂が融液中に熔けきらず未融ケイ砂として熔け残る問題があり、b群はAl23の含有量が多いため失透温度が著しく高くなる問題がある。
特許文献1〜7に記載のガラスにおける問題点を解決するため、特許文献8に記載の無アルカリガラスが提案されている。特許文献8に記載の無アルカリガラスは、歪点が高く、フロート法による成形ができ、ディスプレイ用基板、フォトマスク用基板等の用途に好適であるとされている。
しかしながら、高品質のp−Si TFTの製造方法として固相結晶化法があるが、これを実施するためには、歪点をさらに高くすることが求められる。
また、ガラス製造プロセス、特に溶解、成形における要請から、ガラスの粘性がさらに低く、低失透性を有することが求められている。
日本国特開昭62−113735号公報 日本国特開昭62−100450号公報 日本国特開昭63−176332号公報 日本国特開平4−325435号公報 日本国特開平5−232458号公報 米国特許第5326730号明細書 日本国特開平8−109037号公報 日本国特開平10−45422号公報
本発明の目的は、上記欠点を解決し、歪点が高く、また、低粘性、かつ、低失透性を有し、フロート成形およびフュージョン成形が容易な無アルカリガラスを提供することにある。
本発明は、歪点が725℃以上であって、50〜300℃での平均熱膨張係数が30×10-7〜40×10-7/℃であって、ガラス粘度が102dPa・sとなる温度T2が1710℃以下であって、ガラス粘度が104dPa・sとなる温度T4が1330℃以下であって、ガラス表面失透温度(Tc)が1330℃以下であって、ガラス内部失透温度(Td)が1330℃以下であって、酸化物基準のモル%表示で
SiO2 66〜70、
Al23 12〜15、
23 0〜1.5、
MgO 6〜9.5、
CaO 4.5〜8、
SrO 2〜7、
BaO 0〜1未満、
ZrO2 0〜2、からなり
MgO+CaO+SrO+BaO が14〜18.2であり、
MgO/(MgO+CaO+SrO+BaO)が0.35以上であり、MgO/(MgO+CaO)が0.52以上であり、MgO/(MgO+SrO)が0.45以上であり、アルカリ金属酸化物を実質的に含有しない無アルカリガラスを提供する。
また、本発明は、歪点が730℃超であって、50〜300℃での平均熱膨張係数が30×10-7〜40×10-7/℃であって、ガラス粘度が102dPa・sとなる温度T2が1710℃未満であって、ガラス粘度が104dPa・sとなる温度T4が1320℃未満であって、失透温度(ガラス内部失透温度(Td))が1300℃未満であって、酸化物基準のモル%表示で本質的に、
SiO2 66〜70、
Al23 12〜14、
23 0〜1.5、
MgO 6〜9.5、
CaO 4.5〜6、
SrO 4〜7、
BaO 0〜1未満、
ZrO2 0〜2、
MgO+CaO+SrO+BaO 14〜18.2、からなり、
MgO/(MgO+CaO+SrO+BaO)が0.35以上であり、MgO/(MgO+CaO)が0.52以上であり、MgO/(MgO+SrO)が0.45以上であり、アルカリ金属酸化物を実質的に含有しない無アルカリガラスを提供する。
本発明の無アルカリガラスは、特に高歪点用途のディスプレイ用基板、フォトマスク用基板等に好適であり、また、フロート成形やフュージョン成形が容易なガラスである。
次に各成分の組成範囲について説明する。SiO2は66%(モル%、以下特記ないかぎり同じ)未満では、歪点が充分に上がらず、かつ、熱膨張係数が増大し、密度が上昇する。70%超では、溶解性が低下し、失透温度(ガラス表面失透温度(Tc)、ガラス内部失透温度(Td))が上昇する。好ましくは67〜70%である。
Al23はガラスの分相性を抑制し、熱膨脹係数を下げ、歪点を上げるが、12%未満ではこの効果があらわれず、また、ほかの膨張を上げる成分を増加させることになるため、結果的に熱膨張が大きくなる。15%超ではガラスの溶解性が悪くなったり、失透温度(ガラス表面失透温度(Tc)、ガラス内部失透温度(Td))を上昇させるおそれがあり、14.5%以下が好ましく、14%以下がより好ましい。さらに好ましくは12.2〜13.8%である。
なお、後述するT4−Td≧80℃とするためには12〜13.5%が好ましい。
また、歪点≧735℃とするためには13〜15%が好ましい。
23は、ガラスの溶解反応性をよくし、また、失透温度(ガラス表面失透温度(Tc)、ガラス内部失透温度(Td))を低下させるため1.5%まで添加できる。しかし、多すぎると歪点が低くなる。したがって1%以下が好ましい。また、環境負荷を考慮すると実質的に含有しないことが好ましい。
なお、後述するT4−Td≧80℃とするためには0.7〜1.5%が好ましい。
また、歪点≧735℃とするためには0.7%未満が好ましい。
MgOは、アルカリ土類の中では膨張を高くせず、かつ歪点を過大には低下させないという特徴を有し、溶解性も向上させるが、6%未満ではこの効果が十分あらわれない。しかし、9.5%を超えると、失透温度(ガラス表面失透温度(Tc)、ガラス内部失透温度(Td))が上昇するおそれがある。9%以下、8.5%以下、8%以下がより好ましい。
CaOは、MgOに次いでアルカリ土類中では膨張を高くせず、かつ歪点を過大には低下させないという特徴を有し、溶解性も向上させるが、4.5%未満ではこの効果が十分あらわれない。しかし、8%を超えると、失透温度(ガラス表面失透温度(Tc)、ガラス内部失透温度(Td))が上昇したりCaO原料である石灰石(CaCO3)中の不純物であるリンが、多く混入するおそれがある。7%以下、6%以下、5%以下がより好ましい。
なお、後述するT4−Td≧80℃とするためには4.5〜6%が好ましい。
また、歪点≧735℃とするためには5〜8%が好ましい。
SrOは、ガラスの失透温度を上昇させず溶解性を向上させるが、2%未満ではこの効果が十分あらわれない。好ましくは4%以上、さらには4.5%以上である。しかし、7%を超えると膨脹係数が増大するおそれがある。6%以下、5%以下が好ましい。
なお、後述するT4−Td≧80℃とするためには4〜7%が好ましい。
また、歪点≧735℃とするためには2〜6%が好ましい。
BaOは必須ではないが溶解性向上のために含有できる。しかし、多すぎるとガラスの膨張と密度を過大に増加させるので1%未満とする。実質的に含有しないことが好ましい。
ZrO2は、ガラス溶融温度を低下させるために、または焼成時の結晶析出を促進するために、2%まで含有してもよい。2%超ではガラスが不安定になる、またはガラスの比誘電率εが大きくなる。好ましくは1.5%以下である。
なお、後述するT4−Td≧80℃とするためには0.5%以下が好ましい。
また、歪点≧735℃とするためには実質的に含有しないことが好ましい。
MgO、CaO、SrO、BaOは合量で14%よりも少ないと、溶解性に乏しく、18.2%よりも多いと、熱膨張係数を小さくできないという難点が生じるおそれがある。好ましくはBaOを実質的に含まず、15〜18.2%である。
下記3条件を満たすことにより、失透温度(ガラス表面失透温度(Tc)、ガラス内部失透温度(Td))を上昇させることなしに、歪点を上昇させ、またガラスの粘性を下げることができる。
MgO/(MgO+CaO+SrO+BaO)が0.35以上であり、好ましくは0.37以上である。
MgO/(MgO+CaO)が0.52以上であり、好ましくは0.55以上である。
MgO/(MgO+SrO)が0.45以上であり、好ましくは0.5以上である。
なお、本発明のガラスは、パネル製造時にガラス表面に設ける金属ないし酸化物薄膜の特性劣化を生じさせないために、アルカリ金属酸化物を不純物レベルを超えて(すなわち実質的に)含有しない。また、同様の理由で、P25を実質的に含有しないことが好ましい。さらに、ガラスのリサイクルを容易にするため、PbO、As23、Sb23は実質的に含有しないことが好ましい。
本発明の無アルカリガラスは上記成分以外にガラスの溶解性、清澄性、成形性(フロート成形性、フュージョン成形性)を改善するため、ZnO、Fe23、SO3、F、Cl、SnO2を総量で5%以下添加できる。
本発明の無アルカリガラスは、歪点が725℃以上、好ましくは730℃超であり、パネル製造時の熱収縮を抑えられる。また、p−Si TFTの製造方法として固相結晶化法を適用することができる。
本発明のガラスにおいて、さらに好ましくは歪点が735℃以上である。歪点が735℃以上であると、高歪点用途(例えば、有機EL用のディスプレイ用基板または照明用基板、あるいは板厚100μm以下の薄板のディスプレイ用基板または照明用基板)に適している。
板厚100μm以下の板ガラスの成形では、成形時の引き出し速度が速くなる傾向があるため、ガラスの仮想温度が上昇し、ガラスのコンパクションが増大しやすい。この場合、高歪点ガラスであると、コンパクションを抑制することができる。
また本発明の無アルカリガラスは、ガラス転移点が好ましくは760℃以上であり、より好ましくは770℃以上であり、さらに好ましくは780℃以上である。
また本発明の無アルカリガラスは、50〜300℃での平均熱膨張係数が30×10-7〜40×10-7/℃であり、耐熱衝撃性が大きく、パネル製造時の生産性を高くできる。本発明の無アルカリガラスにおいて、50〜300℃での平均熱膨張係数が35×10-7〜40×10-7/℃であることが好ましい。
さらに、本発明の無アルカリガラスは、比重が好ましくは2.65以下であり、より好ましくは2.64以下であり、さらに好ましくは2.62以下である。
また、本発明の無アルカリガラスは、粘度ηが102ポイズ(dPa・s)となる温度T2が1710℃以下であり、好ましくは1710℃未満、より好ましくは1700℃以下、さらに好ましくは1690℃以下になっているため、溶解が比較的容易である。
さらに、本発明のガラスは粘度ηが104ポイズとなる温度T4が1330℃以下、好ましくは1320℃以下、より好ましくは1320℃未満、さらに好ましくは1315℃以下、さらに好ましくは1310℃以下であり、フロート成形およびフュージョン成形に適している。
また、本発明のガラスは失透温度(ガラス内部失透温度(Td))が、1330℃以下、好ましくは1300℃未満、より好ましくは1290℃以下であり、フロート法やフュージョン法による成形が容易である。
さらに、T4が失透温度(ガラス内部失透温度(Td))以上であると好ましい。
また、本発明のガラスはガラス表面失透温度(Tc)が1330℃以下であることが好ましく、より好ましくは1300℃以下であり、さらに好ましくは1260℃以下である。
ガラス表面失透温度(Tc)とは、白金製の皿に粉砕されたガラス粒子を入れ、一定温度に制御された電気炉中で17時間熱処理を行い、熱処理後の光学顕微鏡観察によって、ガラスの表面に結晶が析出する最高温度と結晶が析出しない最低温度との平均値である。
また、本発明のガラスはガラス内部失透温度(Td)が1330℃以下であることが好ましく、より好ましくは1300℃以下であり、さらに好ましくは1260℃以下であり、さらにまた好ましくは1250℃以下であり、特に好ましくは1220℃以下である。
ガラス内部失透温度(Td)とは、白金製の皿に粉砕されたガラス粒子を入れ、一定温度に制御された電気炉中で17時間熱処理を行い、熱処理後の光学顕微鏡観察によって、ガラスの内部、具体的には、例えばガラス表面から100μmよりも深い部分に結晶が析出する最高温度と結晶が析出しない最低温度との平均値である。
板ガラス成形時の失透防止を考慮すると、フロート法の場合はT4−Tc≧−20℃、さらにはT4−Tc≧0℃、さらにはT4−Tc≧20℃を満たすことが好ましい。また、フュージョン法の場合はT4−Td≧80℃、さらにはT4−Td≧90℃を満たすことが好ましい。
また、本発明のガラスは、ヤング率が84GPa以上、さらには86GPa以上、さらには88GPa以上、さらには90GPa以上が好ましい。
なお、T4−Td≧80℃となる組成の場合、ヤング率が84GPa以上となることが好ましい。
また、歪点が735℃以上となる組成の場合、ヤング率が88GPa以上となることが好ましい。
本発明のガラスは、例えば次のような方法で製造できる。通常使用される各成分の原料を目標成分になるように調合し、これを溶解炉に連続的に投入し、1500〜1800℃に加熱して熔融する。この熔融ガラスをフロート法またはフュージョン法により所定の板厚に成形し、徐冷後切断することによって板ガラスを得ることができる。
本発明のガラスは、比較的溶解性が低いため、各成分の原料として下記を用いることが好ましい。
(珪素源)
SiO2の珪素源としては珪砂を用いることができるが、メディアン粒径D50が20μm〜27μm、粒径2μm以下の粒子の割合が0.3体積%以下、かつ粒径100μm以上の粒子の割合が2.5体積%以下の珪砂を用いることが、珪砂の凝集を抑えて溶融させることができるので、珪砂の溶融が容易になり、泡が少なく、均質性、平坦度が高い無アルカリガラスが得られることから好ましい。
なお、本明細書における「粒径」とは珪砂の球相当径(本発明では一次粒径の意)であって、具体的にはレーザー回折/散乱法によって計測された粉体の粒度分布における粒径をいう。
また、本明細書における「メディアン粒径D50」とは、レーザー回折法によって計測された粉体の粒度分布において、ある粒径より大きい粒子の体積頻度が、全粉体のそれの50%を占める粒子径をいう。言い換えると、レーザー回折法によって計測された粉体の粒度分布において、累積頻度が50%のときの粒子径をいう。
また、本明細書における「粒径2μm以下の粒子の割合」及び「粒径100μm以上の粒子の割合」は、例えば、レーザー回折/散乱法によって粒度分布を計測することにより測定される。
珪砂のメディアン粒径D50が25μm以下であれば、珪砂の溶融がより容易になるので、より好ましい。
また、珪砂における粒径100μm以上の粒子の割合は、0%であることが珪砂の溶融がより容易になるので特に好ましい。
(アルカリ土類金属源)
アルカリ土類金属源としては、アルカリ土類金属化合物を用いることができる。ここでアルカリ土類金属化合物の具体例としては、MgCO3、CaCO3、BaCO3、SrCO3、(Mg,Ca)CO3(ドロマイト)等の炭酸塩や、MgO、CaO、BaO、SrO等の酸化物や、Mg(OH)2、Ca(OH)2、Ba(OH)2、Sr(OH)2等の水酸化物を例示できるが、アルカリ土類金属源の一部または全部にアルカリ土類金属の水酸化物を含有させることが、ガラス原料の融解時のSiO2成分の未融解量が低下するので好ましい。珪砂中に含まれるSiO2成分の未融解量が増大すると、この未融解のSiO2が、ガラス融液中に泡が発生した際にこの泡に取り込まれてガラス融液の表層近くに集まる。これにより、ガラス融液の表層と表層以外の部分との間においてSiO2の組成比に差が生じて、ガラスの均質性が低下するとともに平坦性も低下する。
アルカリ土類金属の水酸化物の含有量は、アルカリ土類金属源100モル%(MO換算。但しMはアルカリ土類金属元素である。)のうち、好ましくは15〜100モル%(MO換算)、より好ましくは30〜100モル%(MO換算)であり、さらに好ましくは60〜100モル%(MO換算)であることが、ガラス原料の融解時のSiO2成分の未融解量が低下するのでより好ましい。
アルカリ土類金属源中の水酸化物のモル比が増加するにつれて、ガラス原料の融解時のSiO2成分の未融解量が低下するので、上記水酸化物のモル比は高ければ高いほどよい。
アルカリ土類金属源として、具体的には、アルカリ土類金属の水酸化物と炭酸塩との混合物、アルカリ土類金属の水酸化物単独、などを用いることができる。炭酸塩としては、MgCO3、CaCO3及び(Mg,Ca)(CO32(ドロマイト)のいずれか1種以上を用いることが好ましい。またアルカリ土類金属の水酸化物としては、Mg(OH)2またはCa(OH)2の少なくとも一方を用いることが好ましく、特にMg(OH)2を用いることが好ましい。
(ホウ素源)
無アルカリガラスがB23を含有する場合、B23のホウ素源としては、ホウ素化合物を用いることができる。ここでホウ素化合物の具体例としては、オルトホウ酸(H3BO3)、メタホウ酸(HBO2)、四ホウ酸(H247)、無水ホウ酸(B23)等が挙げられる。通常の無アルカリガラスの製造においては、安価で、入手しやすい点から、オルトホウ酸が用いられる。
本発明においては、ホウ素源として、無水ホウ酸を、ホウ素源100質量%(B23換算)のうち、10〜100質量%(B23換算)含有するものを用いることが好ましい。無水ホウ酸を10質量%以上とすることにより、ガラス原料の凝集が抑えられ、泡の低減効果、均質性、平坦度の向上効果が得られる。無水ホウ酸は、20〜100質量%がより好ましく、40〜100質量%がさらに好ましい。
無水ホウ酸以外のホウ素化合物としては、安価で、入手しやすい点から、オルトホウ酸が好ましい。
以下において例1〜5、11〜16は実施例、例6〜7は比較例である。各成分の原料を目標組成になるように調合し、白金坩堝を用いて1500〜1600℃の温度で溶解した。溶解にあたっては、白金スターラを用い撹拌しガラスの均質化を行った。次いで溶解ガラスを流し出し、板状に成形後徐冷した。
表1には、ガラス組成(単位:モル%)と50〜300℃での熱膨脹係数(単位:×10-7/℃)、歪点(単位:℃)、ガラス転移点(単位:℃)、比重、ヤング率(GPa)(超音波法により測定)、高温粘性値として、溶解性の目安となる温度T2(logη=2、すなわち粘度が102ポイズとなる温度、単位:℃)、とフロート成形性およびフュージョン成形性の目安となる温度T4(logη=4、すなわち粘度が104ポイズとなる温度、単位:℃)、および、失透温度(ガラス表面失透温度(Tc)、ガラス内部失透温度(Td))(単位:℃)を示す。
なお、表1中、括弧書で示した値は計算値である。
Figure 0005712922
Figure 0005712922
表から明らかなように、実施例のガラスはいずれも、熱膨脹係数は30×10-7〜40×10-7/℃と低く、歪点も725℃以上と高く、高温での熱処理に充分耐えうることがわかる。
なお、例11〜16は歪点が735℃以上であり、高歪点用途(例えば、有機EL用のディスプレイ用基板または照明用基板、もしくは板厚100μm以下の薄板のディスプレイ用基板または照明用基板)に適している。
溶解性の目安となる温度T2も1710℃以下と比較的低く溶解が容易であり、成形性の目安となる温度T4は1330℃以下であり、かつ、失透温度(ガラス内部失透温度(Td))が1330℃以下、好ましくは1300℃未満であり、成形時(フロート成形時、フュージョン成形時)に失透が生成するなどのトラブルがないと考えられる。
なお、例2,3はT4−Td≧80℃であり、フュージョン法による成形に適している。
例6は、SiO2が70モル%超、MgOが6モル%未満、MgO/(MgO+CaO+SrO+BaO)が0.35未満、MgO/(MgO+CaO)が0.52未満であるため、溶解性の目安となる温度T2が1710℃超と高いことから溶解性に劣る。また、フロート成形性やフュージョン法の目安となる温度T4が1330℃超と高いことからフロート成形やフュージョン成形が難しい方向となる。
例7は、MgO/(MgO+CaO+SrO+BaO)が0.35未満、MgO/(MgO+CaO)が0.52未満であるため、歪点が725℃未満と低い。
例5の組成のガラスについて、SiO2の珪素源およびアルカリ土類金属源を以下に示すように変えて、ガラスの溶解性を評価した。
例8:SiO2の珪素源として、メディアン粒径D50が50μm、粒径2μm以下の粒子の割合、および、粒径100μm以上の粒子の割合がいずれも0体積%の珪砂を用いた。アルカリ土類金属源として、ドロマイト((Mg,Ca)(CO32)を用いた。
例9:SiO2の珪素源として、メディアン粒径D50が25μm、粒径2μm以下の粒子の割合が0体積%、かつ、粒径100μm以上の粒子の割合が2.2体積%の珪砂を用いた。アルカリ土類金属源として、ドロマイト((Mg,Ca)(CO32)を用いた。
例10:SiO2の珪素源として、メディアン粒径D50が25μm、粒径2μm以下の粒子の割合が0体積%、かつ、粒径100μm以上の粒子の割合が2.2体積%の珪砂を用いた。アルカリ土類金属源として、Mg(OH)2+Ca(CO32を用いた。なお、アルカリ土類金属源におけるMg(OH)2の含有量は43モル%(酸化物換算)である。
例8〜10のガラスについて、ガラスの溶解性を以下の手順で評価した。
250gの原料を長さ400mm×幅20mmの白金ボートに添加し800〜1500℃の温度傾斜をつけた炉で1時間加熱した後に、原料が目視で半分以上ガラス化する温度を溶融開始温度とした。また、顕微鏡観察において残存未融物が確認できる最高温度を未融物上限温度とした。
結果を下記表に示す。
Figure 0005712922
SiO2の珪素源として、メディアン粒径D50が25μm、粒径2μm以下の粒子の割合が0体積%、かつ、粒径100μm以上の粒子の割合が2.2体積%の珪砂を用いた例9、例10では、例8に比べて溶解性の向上が確認された。アルカリ土類金属源として、Mg(OH)2+Ca(CO32を用いた例10では、溶解性が特に向上している。
本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは、当業者にとって明らかである。
本出願は、2009年7月2日出願の日本特許出願2009−157542および2010年6月3日出願の日本特許出願2010−127767に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
本発明の無アルカリガラスは、歪点が高く、フロート法やフュージョン法による成形ができ、ディスプレイ用基板、フォトマスク用基板等の用途に好適である。また、太陽電池用基板等の用途にも好適である。

Claims (7)

  1. 歪点が725℃以上であって、50〜300℃での平均熱膨張係数が30×10 -7 〜40×10 -7 /℃であって、ガラス粘度が10 2 dPa・sとなる温度T 2 が1710℃以下であって、ガラス粘度が10 4 dPa・sとなる温度T 4 が1315℃以下であって、ガラス表面失透温度(T c )が1330℃以下であって、ガラス内部失透温度(T d が1250℃以下であって、T4−Td≧80℃であって、ヤング率が84GPa以上であって、酸化物基準のモル%表示で
    SiO2 66〜70、
    Al23 12〜13.5、
    23 0.7〜1.5、
    MgO 6〜9.5、
    CaO 4.5〜6、
    SrO 4〜7、
    BaO 0〜1未満、
    ZrO2 0〜0.5、からなり、
    MgO+CaO+SrO+BaO が14〜18.2であり、
    MgO/(MgO+CaO+SrO+BaO)が0.35以上であり、MgO/(MgO+CaO)が0.52以上であり、MgO/(MgO+SrO)が0.45以上であり、アルカリ金属酸化物を実質的に含有しない、無アルカリガラス。
  2. 歪点が735℃以上であって、50〜300℃での平均熱膨張係数が30×10 -7 〜40×10 -7 /℃であって、ガラス粘度が10 2 dPa・sとなる温度T 2 が1710℃以下であって、ガラス粘度が10 4 dPa・sとなる温度T 4 が1330℃以下であって、ガラス表面失透温度(T c )が1300℃以下であって、ガラス内部失透温度(T d )が1330℃以下であって、4−Tc≧−20℃であって、ヤング率が88GPa以上であって、酸化物基準のモル%表示で
    SiO2 66〜70、
    Al23 13〜15、
    23 0〜0.7未満、
    MgO 6〜9.5、
    CaO 5〜8、
    SrO 2〜6、
    BaO 0〜1未満、からなり、
    ZrO2を実質的に含有せず、
    MgO+CaO+SrO+BaO が14〜18.2であり、
    MgO/(MgO+CaO+SrO+BaO)が0.35以上であり、MgO/(MgO+CaO)が0.52以上であり、MgO/(MgO+SrO)が0.45以上であり、アルカリ金属酸化物を実質的に含有しない、無アルカリガラス。
  3. 請求項に記載の無アルカリガラスをフュージョン法で成形して板ガラスを得る、板ガラスの製造方法。
  4. 請求項に記載の無アルカリガラスをフロート法で成形して板ガラスを得る、板ガラス製造方法。
  5. SiO2の珪素源として、メディアン粒径D50が20μm〜27μm、粒径2μm以下の粒子の割合が0.3体積%以下、かつ粒径100μm以上の粒子の割合が2.5体積%以下の珪砂を用いる、請求項1または2に記載の無アルカリガラスの製造方法。
  6. MgO、CaO、SrOおよびBaOのアルカリ土類金属源として、アルカリ土類金属の水酸化物を、アルカリ土類金属源100モル%(MO換算。但しMはアルカリ土類金属元素である。以下同じ。)のうち、15〜100モル%(MO換算)含有するものを用いる、請求項1または2に記載の無アルカリガラスの製造方法。
  7. SiO2の珪素源として、メディアン粒径D50が20μm〜27μm、粒径2μm以下の粒子の割合が0.3体積%以下、かつ粒径100μm以上の粒子の割合が2.5体積%以下の珪砂を用い、MgO、CaO、SrOおよびBaOのアルカリ土類金属源として、アルカリ土類金属の水酸化物を、アルカリ土類金属源100モル%(MO換算。但しMはアルカリ土類金属元素である。以下同じ。)のうち、15〜100モル%(MO換算)含有するものを用いる、請求項1または2に記載の無アルカリガラスの製造方法。
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