JP7654352B2 - ガラス基板 - Google Patents

Description

本発明は、ガラス基板に関し、特に有機ＥＬディスプレイを含むディスプレイ基板全般に好適なガラス基板に関する。

有機ＥＬディスプレイ等の電子デバイスは、薄型で動画表示に優れ、消費電力も少ないことから、テレビ・スマートフォンなどディスプレイ等の用途に使用されている。

有機ＥＬディスプレイの基板として、ガラス基板が広く使用されている。この用途のガラス基板には、主に以下の特性が要求される。
（１）熱処理工程で成膜された半導体物質中にアルカリイオンが拡散する事態を防止するため、アルカリ金属酸化物の含有量が少ないこと、
（２）ガラス基板を低廉化するため、生産性に優れること、特に耐失透性や溶融性に優れること、
（３）ｐ－Ｓｉ／ａ－Ｓｉ・ＴＦＴの製造工程において、熱収縮によるガラス基板の変形が少ないこと、
（４）ｐ－Ｓｉ／ａ－Ｓｉ・ＴＦＴの製造工程において、ガラス基板の帯電性が低いこと。
（５）ｐ－Ｓｉ／ａ－Ｓｉ・ＴＦＴの製造工程に適した平滑な表面をもつこと。

上記（４）、（５）について詳述すると、ガラス基板が絶縁体であるために、ｐ－Ｓｉ／ａ－Ｓｉ・ＴＦＴの製造工程において露光ステージ等とガラス基板の接触が起因となり、ガラス基板が帯電する。この帯電はＴＦＴ画素に用いられる各成膜のピッチにズレを生じる大きな要因の一つである。

（５）に記載の通り、良質なＴＦＴを形成するためには表面が平滑であることが望ましく、ディスプレイ基板として使用されるガラス基板は、研磨を必要とするフロートプロセスを用いたガラス基板であったとしても、かなり平滑な自由表面に近い表面品位が求められる。しかしながら、ガラス基板の表面が平滑であればあるほどガラス基板は帯電しやすくなる。つまり、（４）の課題は（５）の課題とトレードオフの関係にある。

現状、帯電を抑制するために、露光ステージやガラス基板の裏面を粗化しているが、露光ステージは粗化しても使用を繰り返すうちに粗化された面が平滑化されてしまう。また、ガラス基板の裏面を粗化するためには、薬液エッチングやガスエッチングを施す必要があり、成膜面にエッチング残渣が混入する等の問題が生じる。また、製造プロセスに上記プロセスを追加しなければならず、当然コストアップに繋がってしまう。

さらに、近年のディスプレイの薄板化に伴い、帯電による歩留まりの低下が大きな問題となっている。その原因は、ガラス基板を薄板化すると露光ステージ等とのなじみが良くなり、その結果ガラス基板と露光ステージ等との接触面積が増加し帯電しやすくなるためである。

以上に鑑み、本発明は、帯電性が低いガラス基板を提供することを目的とする。

本発明者は、種々の実験を繰り返した結果、ガラス基板に含有される微量のアルカリ酸化物の含有量を厳密に制御することにより、上記技術的課題を解決し得ることを見出し、本発明として提案するものである。即ち、本発明のガラス基板は、ガラス組成として、質量％で、Ｌｉ_２Ｏ ０．０３％以下、Ｎａ_２Ｏ ０．００１～０．１％、Ｋ_２Ｏ ０．００１～１％を含有し、質量比で、Ｎａ_２Ｏ／Ｋ_２Ｏ １以下であることを特徴とする。ここで、「Ｎａ_２Ｏ／Ｋ_２Ｏ」とは、Ｎａ₂Ｏの含有量をＫ_２Ｏの含有量で除した値である。

本発明のガラス基板は、ガラス組成として、質量％で、Ｂ_２Ｏ_３ ９％以下を含有することが好ましい。

本発明のガラス基板は、ガラス組成として、質量％で、ＴｉＯ_２ ２％以下を含有することが好ましい。

本発明のガラス基板は、３００秒後の表面電位／初期の表面電位が０．８以下であることが好ましい。ここで、「３００秒後の表面電位」とは、フッ素ゴムをガラス基板に３００秒間接触させた後のガラス基板の表面電位である。「初期の表面電位」とは、フッ素ゴムをガラス基板に接触させた直後のガラス基板の表面電位である。「３００秒後の表面電位／初期の表面電位」とは、３００秒後の表面電位を初期の表面電位で除した値である。この値が小さい程、ガラス基板の表面から電荷が拡散しやすく帯電性が低いということになる。なお、表面電位の測定には表面電位センサー等を利用することができる。

本発明のガラス基板は、５００℃１時間の熱処理を行った時の熱収縮率が３０ｐｐｍ以下であることが好ましい。「５００℃１時間の熱処理を行った時の熱収縮率」は、以下の方法で測定する。まず図１（ａ）に示すように、測定試料として１６０ｍｍ×３０ｍｍの短冊状試料Ｇを準備する。この短冊状試料Ｇの長辺方向の両端部のそれぞれに、＃１０００の耐水研磨紙を用いて、端縁から２０～４０ｍｍ離れた位置でマーキングＭを形成する。その後、図１（ｂ）に示すように、マーキングＭを形成した短冊状試料ＧをマーキングＭと直交方向に沿って２つに折り割って、試料片Ｇａ、Ｇｂを作製する。そして、一方の試料片Ｇｂのみを、常温から５００℃まで５℃／分で昇温させ、５００℃で１時間保持した後に、５℃／分で降温させる熱処理を行う。上記熱処理後、図１（ｃ）に示すように、熱処理を行っていない試料片Ｇａと、熱処理を行った試料片Ｇｂを並列に配列した状態で、２つの試料片Ｇａ、ＧｂのマーキングＭの位置ずれ量（△Ｌ_１、△Ｌ_２）をレーザー顕微鏡にしたがって読み取り、下記の式により熱収縮率を算出する。なお、下記の式のｌ０ｍｍは、初期のマーキングＭ間の距離である。なお、熱収縮率が高いと、ＴＦＴの画素ピッチにズレが生じ、表示不良の原因となる。

熱収縮率（ｐｐｍ）＝[｛ΔＬ_１（μｍ）＋ΔＬ_２（μｍ）｝×１０^３]／ｌ０（ｍｍ）

本発明のガラス基板は、歪点が７００℃以上であることが好ましい。「歪点」はＡＳＴＭ Ｃ３３６及びＣ３３８の方法に基づいて測定した値である。なお、歪点が高い程、ｐ－Ｓｉ・ＴＦＴの製造工程で熱収縮が生じ難くなる。

本発明のガラス基板は、３０～３８０℃における平均熱膨張係数が４５×１０^－７／℃以下であることが好ましい。「３０～３８０℃における平均熱膨張係数」はディラトメーターで測定した値である。

本発明のガラス基板は、ヤング率が７３ＧＰａ以上であることが好ましい。「ヤング率」は、ＪＩＳ Ｒ１６０２に基づく動的弾性率測定法（共振法）に基づいて測定した値を指す。

本発明のガラス基板は、液相粘度が１０^４．０ｄＰａ・ｓ以上であることが好ましい。「液相粘度」は、標準篩３０メッシュ（篩目開き５００μｍ）を通過し、５０メッシュ（篩目開き３００μｍ）に残るガラス粉末を白金ボートに入れて、温度勾配炉中に２４時間保持して、結晶（初相）の析出する温度での粘度を周知の白金球引き上げ法にしたがって求めた値である。

本発明のガラス基板は、β－ＯＨ値が０．３０／ｍｍ以下であることが好ましい。「β－ＯＨ値」は、ＦＴ－ＩＲを用いてガラスの透過率を測定し、下記の式を用いて求めた値を指す。
β－ＯＨ値 ＝ （１／Ｘ）ｌｏｇ（Ｔ_１／Ｔ_２）
Ｘ：ガラス肉厚（ｍｍ）
Ｔ_１：参照波長３８４６ｃｍ^－１における透過率（％）
Ｔ_２：水酸基吸収波長３６００ｃｍ^－１付近における最小透過率（％）

本発明のガラス基板は、板厚が０．０１～１．０ｍｍであることが好ましい。

本発明のガラス基板の製造方法は、上記のガラスをフュージョン法、ダウンドロー法、又はフロート法にて製造することを特徴とする。

本発明によれば、帯電性が低いガラス基板を提供することができる。

熱収縮率の測定方法を説明するための説明図である。 ガラスＡ、Ｂ、Ｃの帯電性測定結果である。

本発明のガラス基板は、ガラス組成として、質量％で、Ｌｉ_２Ｏ ０．０３％以下、Ｎａ_２Ｏ ０．００１～０．１％、Ｋ_２Ｏ ０．００１～１％を含有し、質量比で、Ｎａ_２Ｏ／Ｋ_２Ｏ １未満であることを特徴とする。上記のように各成分の含有量を限定した理由を以下に示す。なお、各成分の含有量の説明において、特段の断りがない限り、％表示は質量％を表す。

Ｌｉはアルカリ金属の中で最も小さい元素である。そのため、Ｌｉはガラス中で移動しやすく、電荷の拡散への寄与が最も大きい。そのため、Ｌｉは帯電性の低下という観点からは、最も効果が高い元素といえる。しかしながら、Ｌｉはその移動のしやすさ故に、熱処理を含むＴＦＴ作製の工程で半導体物質中に最も拡散しやすく、ＴＦＴの性能を低下させる傾向にある。そのため、Ｌｉ_２Ｏの含有量は０．０３％以下、０．０２％以下、０．０１％以下、０．００５％以下、０．００１％以下、特に０．０００５％以下であることが好ましい。

Ｎａはアルカリ金属の中でＬｉの次に電荷の拡散への寄与が大きい。また、ＴＦＴ作製の工程での半導体物質中への拡散についてもＬｉの次に起こりやすい。したがって、Ｎａは帯電性を低下させ、ＬｉよりＴＦＴの性能を低下させにくいため、Ｎａ_２ＯはＬｉ_２Ｏよりも多く含有することが好ましい。具体的には、Ｎａ_２Ｏの好適な上限含有量は０．１％、０．０９％、０．０８％、０．０７％、特に０．０６％であり、好適な下限含有量は０．００１％、０．００５％、０．０１％、０．０２％、特に０．０３％である。

ＫはＬｉ、Ｎａに比べイオン半径が大きくガラス中で移動しにくいが、帯電はガラス基板の最表面で起こっているため、移動しにくいＫでも十分に電荷を拡散でき、帯電性を低下させることが可能である。さらに、ＫはＬｉ、ＮａよりＴＦＴの性能を低下させにくいため、Ｋ_２ＯはＬｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏよりも多く含有することが好ましい。具体的には、Ｋ_２Ｏの好適な上限含有量は１％、０．９％、０．８％、０．７％、０．６％、特に０．４％であり、好適な下限含有量は０．００１％、０．０１％、０．１％、０．１５％、０．２％、０．２５％、特に０．３％である。

また、ＮａはＫを共に含有することで移動しにくくなる。さらに帯電性を低減し、ＴＦＴの性能を低下させにくくするためには、Ｎａ_２Ｏ／Ｋ_２Ｏが１．０以下、０．９以下、０．８以下、０．７以下、特に０．６以下であることが好ましい。

表１は、ガラスＡ、Ｂ、Ｃのアルカリ含有量を示している。

図２は、ガラスＡ、Ｂ、Ｃの帯電性測定結果を示している。図２より、Ｋ_２Ｏを多く含有しているガラスＢは、時間経過に伴い表面電位が顕著に低下していることが分かる。なお、ガラスＡ、Ｂ、ＣはＴＦＴ工程にて使用できるガラスであり、帯電性を低下させるためには、アルカリ量を規定することが非常に効果的であることが分かる。

上記成分以外にも、例えば、以下の成分を含有してもよい。

Ｂ_２Ｏ_３は、溶融性と耐失透性を高める成分である。一方で、歪点・ヤング率を低下させてしまうため、熱収縮率の増大や、パネル作製工程でのピッチずれが起きやすくなってしまう。したがって、Ｂ_２Ｏ_３の含有量は９％以下、８％以下、７％以下、６％以下、５％以下、４％以下、３％以下、特に２％以下であることが好ましい。

ＴｉＯ_２はヤング率を向上させる効果がある。一方で、耐失透性が悪化したり、ガラスに着色をもたらす恐れがある。したがって、ＴｉＯ_２の含有量は２％以下、１％以下、０．５％以下、特に０．１％以下であることが好ましい。

ＳｉＯ_２は、ガラスの骨格を形成する成分であり、また歪点を高める成分であり、更に耐酸性を高める成分である。一方で、ＳｉＯ_２の含有量が多いと、高温粘度が高くなり、溶融性が低下することに加えて、クリストバライト等の失透結晶が析出し易くなり、液相温度が高くなる。またＨＦによるエッチングレートも低下してしまう。したがって、ＳｉＯ_２の含有量は５５～７０％、５８～６５％、特に５９～６２％であることが好ましい。

Ａｌ_２Ｏ_３は、ガラスの骨格を形成する成分であり、また歪点を高める成分であり、更にヤング率を高める成分である。一方でＡｌ_２Ｏ_３の含有量が多いと、ムライトや長石系の失透結晶が析出し易くなり、液相温度が高くなる。したがって、Ａｌ_２Ｏ_３の含有量は８～３０％、１５～２５％、１７～２３％、１８～２２％、１８～２１％、特に１８～２０％であることが好ましい。

ＭｇＯは、高温粘性を下げて、溶融性を高めるとともにヤング率を上昇させる成分である。一方でＭｇＯの含有量が多いと、ムライトやＭｇ、Ｂａ由来の結晶およびクリストバライトの結晶析出を促進してしまう。また、歪点を著しく低下させてしまう。したがって、ＭｇＯの含有量は０～１０％、２～６％、２～５％、２．５～５％、特に２．５～４．５％であることが好ましい。

ＣａＯは、歪点を低下させずに、高温粘性を下げて、溶融性を顕著に高める成分である。またＣａＯは、アルカリ土類金属酸化物の中では、導入原料が比較的安価であるため、原料コストを低廉化する成分である。更にヤング率を高める成分である。そして、ＣａＯは、上記Ｍｇを含む失透結晶の析出を抑制する効果を有する。一方でＣａＯの含有量が多いと、アノーサイトの失透結晶が析出し易くなると共に、密度が上昇し易くなる。したがって、ＣａＯの含有量は０～１０％、２～８％、３～７％、３．５～６％、特に３．５～５．５％であることが好ましい。

ＭｇＯ／ＣａＯは、高耐失透性と高比ヤング率を両立するために重要な成分比率である。ＭｇＯ／ＣａＯが小さいと、比ヤング率が低下し易くなる。一方、ＭｇＯ／ＣａＯが大きいと、Ｍｇを含む失透結晶にしたがって液相温度が上昇し易くなる。したがって、ＭｇＯ／ＣａＯは０～３、０．４～１．５、０．５～１．０、０．５～０．９、特に０．６～０．８であることが好ましい。ここで、「ＭｇＯ／ＣａＯ」とは、ＭｇＯの含有量をＣａＯの含有量で除した値である。

ＳｒＯは、分相を抑制し、また耐失透性を高める成分である。更に歪点を低下させずに、高温粘性を下げて、溶融性を高める成分である。一方、ＳｒＯの含有量が多いと、ＣａＯを多く含むガラス系では、長石系の失透結晶が析出し易くなり、耐失透性が低下し易くなる。更に密度が高くなったり、ヤング率が低下する傾向にある。したがって、ＳｒＯの含有量は０～１５％、０～１０％、０～５％、０～４％、０～３％、０～２％、０～１．５％、０～１％、特に０～１％未満であることが好ましい。

ＢａＯは、アルカリ土類金属酸化物の中では、ムライト系やアノーサイト系の失透結晶の析出を抑制する効果が高い成分である。一方、ＢａＯの含有量が多いと、密度が増加したり、ヤング率が低下し易くなると共に、高温粘度が高くなり過ぎて、溶融性が低下し易くなる。したがって、ＢａＯの含有量は０～１５％、６～１２％、７～１１％、８～１０．７％、特に９～１０．５％である。

アルカリ土類金属酸化物は、歪点、耐失透性、溶融性を高めるために非常に重要な成分である。アルカリ土類金属酸化物が少ないと、歪点が上昇するが、Ａｌ_２Ｏ_３系の失透結晶の析出を抑制し難くなり、また高温粘性が高くなって、溶融性が低下し易くなる。一方、アルカリ土類金属酸化物が多いと、溶融性が改善されるが、歪点が低下し易くなり、また高温粘性の低下による液相粘度の低下を招く虞がある。したがって、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯは１０～４０％、１６～２０％、１７～２０％、１７～１９．５％、特に１８～１９．３％であることが好ましい。ここで、「ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ」とは、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、及びＢａＯの合量を意味する。

ＺｎＯは、溶融性を高める成分であるが、ＺｎＯを多量に含有させると、ガラスが失透し易くなり、また歪点が低下し易くなる。したがって、ＺｎＯの含有量は０～５％、０～３％、０～０．５％、特に０～０．２％であることが好ましい。

ＺｒＯ_２、Ｙ_２Ｏ_３、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ｌａ_２Ｏ_３には、歪点、ヤング率等を高める働きがある。しかし、これらの成分の含有量が多いと、密度が増加し易くなる。したがって、ＺｒＯ_２、Ｙ_２Ｏ_３、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ｌａ_２Ｏ_３の含有量は、それぞれ０～５％、０～３％、０～１％、０～０．１％未満、特に０～０．０５％未満であることが好ましい。

ＳｎＯ_２は、高温域で良好な清澄作用を有する成分であると共に、歪点を高める成分であり、また高温粘性を低下させる成分である。一方、ＳｎＯ_２の含有量が多いと、ＳｎＯ_２の失透結晶が析出し易くなる。したがって、ＳｎＯ_２の含有量は０～１％、０．００１～１％、０．０１～０．５％、特に０．０５～０．３％であることが好ましい。

ガラス特性が損なわれない限り、清澄剤として、Ｆ_２、Ｃｌ_２、ＳＯ_３、Ｃ、或いはＡｌ、Ｓｉ等の金属粉末を５％まで添加することができる。また、清澄剤として、ＣｅＯ_２等も１％まで添加することができる。

Ａｓ_２Ｏ_３とＳｂ_２Ｏ_３は、清澄剤として有効であり、本発明のガラス基板は、これらの成分の導入を完全に排除するものではないが、環境的観点から、これらの成分を極力使用しないことが好ましい。更に、ガラス中にＡｓ_２Ｏ_３を多量に含有させると、耐ソラリゼーション性が低下する傾向にあるため、その含有量は０．１％以下、特に実質的に含有しないことが好ましい。ここで、「実質的にＡｓ_２Ｏ_３を含有しない」とは、ガラス組成中のＡｓ_２Ｏ_３の含有量が０．０５％未満の場合を指す。また、Ｓｂ_２Ｏ_３の含有量は０．２％以下、０．１％以下、特に実質的に含有しないことが好ましい。ここで、「実質的にＳｂ_２Ｏ_３を含有しない」とは、ガラス組成中のＳｂ_２Ｏ_３の含有量が０．０５％未満の場合を指す。

Ｆｅ_２Ｏ_３はガラス原料由来の不純物として混入を避けるのは難しい成分である。そのため、Ｆｅ_２Ｏ_３成分の導入を完全に排除することはできない。清澄剤としての役割も果たすことができるため、積極的に含有する場合もあるが、本発明のガラスはガラスの紫外域の透過率をなるべく高く保つためにできる限り含有しないことが好ましい。紫外域の透過率を高くすることで、客先工程で紫外域のレーザーを使用する場合の効率を上げることができる。具体的に、ガラス組成中のＦｅ_２Ｏ_３含有量は０．０２０％以下、好ましくは０．０１５％以下、さらに好ましくは０．０１１％以下、特に好ましくは０．０１０％以下である。

Ｃｌは、低アルカリガラスの溶融を促進する効果があり、Ｃｌを添加すれば、溶融温度を低温化できると共に、清澄剤の作用を促進することができる。また溶融ガラスのβ－ＯＨ値を低下させる効果を有する。一方、Ｃｌの含有量が多いと、歪点が低下し易くなる。したがって、Ｃｌの含有量は０．５％以下、特に０．００１～０．２％であることが好ましい。なお、Ｃｌの導入原料として、塩化ストロンチウム等のアルカリ土類金属酸化物の塩化物、或いは塩化アルミニウム等の原料を使用することができる。

本発明のガラス基板は、以下のガラス特性を有することが好ましい。

３００秒後の表面電位／初期の表面電位は０．８以下、０．７以下、０．６以下、０．５以下、０．４以下、０．３８以下、０．３６以下、０．３４以下、０．３２以下、特に０．３０以下であることが好ましい。このようにすれば、ガラス基板の表面から電荷が拡散し易く帯電性が低くなり、結果としてパターンズレ等の不具合が生じ難くなる。

５００℃１時間の熱処理を行った時の熱収縮率は３０ｐｐｍ以下、２０ｐｐｍ以下、特に１５ｐｐｍ以下であることが好ましい。このようにすれば、パターンズレ等の不具合が生じ難くなる。なお、熱収縮率が低過ぎると、ガラス基板の生産効率が低下し易くなる。よって、熱収縮率は１ｐｐｍ以上、２ｐｐｍ以上、３ｐｐｍ以上、４ｐｐｍ以上、特に５ｐｐｍ以上であることが好ましい。

歪点は７００℃以上、７１０℃以上、特に７２０℃以上であることが好ましい。歪点が低いと、製造工程において、ガラス基板が熱収縮し易くなる。なお、歪点の上限は特に限定されないが、製造設備の負担を考慮すると８００℃以下であることが好ましい。

３０～３８０℃の温度範囲における平均熱膨張係数は、４５×１０^－７／℃以下、３４×１０^－７～４３×１０^－７／℃、特に３８×１０^－７～４１×１０^－７／℃であることが好ましい。３０～３８０℃の温度範囲における平均熱膨張係数が上記範囲外になると、周辺部材の熱膨張係数と整合せず、周辺部材の剥離やガラス基板の反りが発生し易くなる。また、この値が大きいと、熱処理時の温度ムラを起因とするピッチずれが発生しやすくなる。

ヤング率が高い程、ガラス基板が変形し難くなる。ヤング率は７３ＧＰａ以上、７５ＧＰａ以上、特に７７ＧＰａ以上であることが好ましい。一方、ヤング率が高い組成は、耐薬品性が悪化する傾向にある。よって、ヤング率は１２０ＧＰａ以下、１１０ＧＰａ以下、１００ＧＰａ以下、９５ＧＰａ以下、９０ＧＰａ以下、特に８８ＧＰａ以下であることが好ましい。

比ヤング率は、２９．５ＧＰａ／ｇ・ｃｍ^－３超、３０ＧＰａ／ｇ・ｃｍ^－３以上、３０．５ＧＰａ／ｇ・ｃｍ^－３以上、３１ＧＰａ／ｇ・ｃｍ^－３以上、３１．５ＧＰａ／ｇ・ｃｍ^－３以上、特に３２ＧＰａ／ｇ・ｃｍ^－３以上であることが好ましい。比ヤング率が高いと、ガラス基板が自重で撓み易くなる。

液相温度は１３５０℃未満、１３００℃以下、１２８０℃以下、特に１２６０℃以下であることが好ましい。液相温度が高いと、オーバーフローダウンドロー法等での成形時に失透結晶が発生して、ガラス基板の生産性が低下し易くなる。

液相粘度は１０^４．０ｄＰａ・ｓ以上、１０^４．２ｄＰａ・ｓ以上、１０^４．４ｄＰａ・ｓ以上、１０^４．６ｄＰａ・ｓ以上、特に１０^４．８ｄＰａ・ｓ以上であることが好ましい。液相粘度が低いと、オーバーフローダウンドロー法等での成形時に失透結晶が発生して、ガラス基板の生産性が低下し易くなる。

高温粘度１０^２．５ｄＰａ・ｓにおける温度は１６６０℃以下、１６４０℃以下、１６３０℃以下、特に１６２０℃以下であることが好ましい。高温粘度１０^２．５ｄＰａ・ｓにおける温度が高くなると、ガラス溶解が困難になり、ガラス基板の製造コストが高騰する。

本発明のガラスにおいて、β－ＯＨ値を低下させると、歪点を高めるほか、熱収縮率を大幅に低減することができる。β－ＯＨ値は０．３０／ｍｍ以下、０．２５／ｍｍ以下、０．２０／ｍｍ以下、０．１５／ｍｍ以下、特に０．１０／ｍｍ以下であることが好ましい。β－ＯＨ値が大き過ぎると、歪点が低下し易くなる。なお、β－ＯＨ値が小さ過ぎると、溶融性が低下し易くなる。したがって、β－ＯＨ値は０．０１／ｍｍ以上、特に０．０２／ｍｍ以上であることが好ましい。

β－ＯＨ値を低下させる方法として、以下の方法が挙げられる。（１）含水量の低い原料を選択する。（２）ガラス中の水分量を減少させる成分（Ｃｌ、ＳＯ_３等）を添加する。（３）炉内雰囲気中の水分量を低下させる。（４）溶融ガラス中でＮ_２バブリングを行う。（５）小型溶融炉を採用する。（６）溶融ガラスの流量を速くする。（７）電気溶融法を採用する。

ここで、「β－ＯＨ値」は、ＦＴ－ＩＲを用いてガラスの透過率を測定し、下記の式を用いて求めた値を指す。

β－ＯＨ値 ＝ （１／Ｘ）ｌｏｇ（Ｔ_１／Ｔ_２）
Ｘ：ガラス肉厚（ｍｍ）
Ｔ_１：参照波長３８４６ｃｍ^－１における透過率（％）
Ｔ_２：水酸基吸収波長３６００ｃｍ^－１付近における最小透過率（％）

ＨＦによるエッチングレートは、好ましくは０．８μｍ／分以上、０．９μｍ／分以上、特に１μｍ／分以上である。ＨＦによるエッチングレートが低いと、スリミング工程でガラス基板を薄板化し難くなる。ここで、「ＨＦのエッチングレート」は、鏡面研磨したガラス表面の一部をポリイミドテープでマスクした後、２０℃の５質量％ＨＦ水溶液で３０分間の条件でエッチングをした時のエッチング深さから算出した値を指す。

本発明のガラス基板は、平板形状であり、板厚方向の中央部にオーバーフロー合流面を有することが好ましい。つまり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とは、楔形の耐火物の両側から溶融ガラスを溢れさせて、溢れた溶融ガラスを楔形の下端で合流させながら、下方に延伸成形して平板形状に成形する方法である。オーバーフローダウンドロー法では、ガラス基板の表面となるべき面は耐火物に接触せず、自由表面の状態で成形される。このため、未研磨で表面品位が良好なガラス基板を安価に製造することができ、大面積化や薄肉化も容易である。

オーバーフローダウンドロー法以外にも、例えば、スロットダウン法、リドロー法、フロート法、ロールアウト法でガラス基板を成形することも可能である。

ガラス基板の板厚は、特に限定されないが、デバイスを軽量化し易くするためには、１．０ｍｍ以下、０．５ｍｍ以下、０．４ｍｍ以下、０．３５ｍｍ以下、特に０．３ｍｍ以下であることが好ましい。一方、板厚が小さ過ぎると、ガラス基板が撓み易くなる。よって、ガラス基板の板厚は０．００１ｍｍ以上、特に０．０１ｍｍ以上であることが好ましい。なお、板厚は、ガラス製造時の流量や板引き速度等で調整可能である。

次に、ガラス基板の製造方法について説明する。

ガラス基板の製造工程は、一般的に、溶融工程、清澄工程、供給工程、攪拌工程、成形工程を含む。溶融工程は、ガラス原料を調合したガラスバッチを溶融し、溶融ガラスを得る工程である。清澄工程は、溶融工程で得られた溶融ガラスを清澄剤等の働きにしたがって清澄する工程である。供給工程は、各工程間に溶融ガラスを移送する工程である。攪拌工程は、溶融ガラスを攪拌し、均質化する工程である。成形工程は、溶融ガラスを平板形状のガラスに成形する工程である。なお、必要に応じて、上記以外の工程、例えば溶融ガラスを成形に適した状態に調節する状態調節工程を攪拌工程後に取り入れてもよい。

従来の低アルカリガラスを工業的に製造する場合、一般的に、バーナーの燃焼炎による加熱により溶融されていた。バーナーは、通常、溶融窯の上方に配置されており、燃料として化石燃料、具体的には重油等の液体燃料やＬＰＧ等の気体燃料等が使用されている。燃焼炎は、化石燃料と酸素ガスと混合することにより得ることができる。しかし、この方法では、溶融時に溶融ガラス中に多くの水分が混入するため、β－ＯＨ値が上昇し易くなる。したがって、本発明のガラスを製造するに当たり、加熱電極による通電加熱を行うことが好ましく、バーナーの燃焼炎による加熱を行わずに、加熱電極による通電加熱で溶融することが好ましい。これにより、溶融時に溶融ガラス中に水分が混入し難くなるため、β－ＯＨ値を低下させ易くなる。更に、加熱電極による通電加熱を行うと、溶融ガラスを得るための質量当たりのエネルギー量が低下すると共に、溶融揮発物が少なくなるため、環境負荷を低減することができる。

加熱電極による通電加熱は、溶融窯内の溶融ガラスに接触するように、溶融窯の底部又は側部に設けられた加熱電極に交流電圧を印加することにより行うことが好ましい。加熱電極に使用する材料は、耐熱性と溶融ガラスに対する耐食性を備えるものが好ましく、例えば、酸化錫、モリブデン、白金、ロジウム等が使用可能であり、特にモリブデンが好ましい。

本発明のガラス基板は、アルカリ金属酸化物を多くは含まない低アルカリガラスであるため、電気抵抗率が高い。したがって、加熱電極による通電加熱を低アルカリガラスに適用する場合、溶融ガラスだけでなく、溶融窯を構成する耐火物にも電流が流れて、溶融窯を構成する耐火物が早期に損傷する虞がある。これを防ぐため、炉内耐火物として、電気抵抗率が高いジルコニア系耐火物、特にジルコニア電鋳レンガを使用することが好ましく、更に、ジルコニア系耐火物中のＺｒＯ_２の含有量は８５質量％以上、特に９０質量％以上であることが好ましい。

以下、本発明を実施例に基づいて説明する。

表２、３は、本発明の実施例（試料Ｎｏ．１～２３）、比較例（試料Ｎｏ．２４）を示している。なお、表中で「Ｎ．Ａ．」は、未測定であることを意味する。

まず表中のガラス組成になるように、ガラス原料を調合したガラスバッチを白金坩堝に入れ、１６００～１６５０℃で２４時間溶融した。ガラスバッチの溶解にあたっては、白金スターラーを用いて攪拌し、均質化を行った。次いで、溶融ガラスをカーボン板上に流し出し、板状に成形した後、徐冷点付近の温度で３０分間徐冷した。得られた各試料について、３００秒後の表面電位／初期の表面電位、熱収縮率、歪点Ｐｓ、徐冷点Ｔａ、軟化点Ｔｓ、３０～３８０℃の温度範囲における平均熱膨張係数α、密度、ヤング率、比ヤング率、液相温度ＴＬ、液相粘度ｌｏｇηatＴＬ、高温粘度１０^４．５ｄＰａ・ｓにおける温度、高温粘度１０^４．０ｄＰａ・ｓにおける温度、高温粘度１０^３．０ｄＰａ・ｓにおける温度、高温粘度１０^２．５ｄＰａ・ｓにおける温度を評価した。

３００秒後の表面電位／初期の表面電位は、既述の方法で測定したものである。

熱収縮率は、既述の方法で測定したものである。

歪点Ｐｓ、徐冷点Ｔａ、軟化点Ｔｓは、ＡＳＴＭ Ｃ３３６及びＣ３３８の方法に基づいて測定した値である。

３０～３８０℃の温度範囲における平均熱膨張係数αは、ディラトメーターで測定した値である。

密度は、周知のアルキメデス法にしたがって測定した値である。

ヤング率は、周知の共振法を用いて測定した値である。比ヤング率は、ヤング率を密度で割った値である。

液相温度ＴＬは、標準篩３０メッシュ（篩目開き５００μｍ）を通過し、５０メッシュ（篩目開き３００μｍ）に残るガラス粉末を白金ボートに入れて、温度勾配炉中に２４時間保持して、結晶（初相）の析出する温度を測定した値である。

液相粘度ｌｏｇ_１０ηＴＬは、液相温度ＴＬにおけるガラスの粘度を白金球引き上げ法で測定した値である。

高温粘度１０^４．５ｄＰａ・ｓ、１０^４．０ｄＰａ・ｓ、１０^３．０ｄＰａ・ｓ及び１０^２．５ｄＰａ・ｓにおける温度は、白金球引き上げ法で測定した値である。

表から明らかなように、試料Ｎｏ．１～２３は、３００秒後の表面電位／初期の表面電位が０．７４以下と帯電性が低く、有機ＥＬディスプレイ等の基板として好適に使用可能であると考えられる。一方、試料Ｎｏ．２４は、Ｋ_２Ｏの含有量が少なかったため、３００秒後の表面電位／初期の表面電位が０．８７と帯電性が高かった。

参考として、本発明のガラス基板の他のガラス組成例を表４、５に示す。

Claims (11)

1. ガラス組成として、質量％で、ＳｉＯ_２ ５５～７０％、Ａｌ_２Ｏ_３ ８～３０％、Ｂ_２Ｏ_３ ４．６％以下、ＭｇＯ ０～１０％、ＣａＯ ０～１０％、ＳｒＯ ０～１５％、ＢａＯ ０．５～１５％、Ｌｉ_２Ｏ ０．０２％以下、Ｎａ_２Ｏ ０．００１～０．１％、Ｋ_２Ｏ ０．００１～１％を含有し、質量比で、Ｎａ_２Ｏ／Ｋ_２Ｏ １未満であることを特徴とするガラス基板。
2. ガラス組成として、質量％で、ＴｉＯ_２ ２％以下を含有することを特徴とする請求項１に記載のガラス基板。
3. ３００秒後の表面電位／初期の表面電位が０．８以下であることを特徴とする請求項１または２に記載のガラス基板。
4. ５００℃１時間の熱処理を行った時の熱収縮率が３０ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載のガラス基板。
5. 歪点が７００℃以上であることを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載のガラス基板。
6. ３０～３８０℃における平均熱膨張係数が４５×１０^－７／℃以下であることを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載のガラス基板。
7. ヤング率が７３ＧＰａ以上であることを特徴とする請求項１～６のいずれかに記載のガラス基板。
8. 液相粘度が１０^４．０ｄＰａ・ｓ以上であることを特徴とする請求項１～７のいずれかに記載のガラス基板。
9. β－ＯＨ値が０．３０／ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１～８のいずれかに記載のガラス基板。
10. 板厚が０．０１～１．０ｍｍであることを特徴とする請求項１～９のいずれかに記載のガラス基板。
11. 請求項１～１０のいずれかに記載のガラス基板をオーバーフローダウンドロー法にて製造することを特徴とするガラス基板の製造方法。