JPH09263421A - 無アルカリガラスおよびフラットディスプレイパネル - Google Patents

無アルカリガラスおよびフラットディスプレイパネル

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JPH09263421A
JPH09263421A JP8074008A JP7400896A JPH09263421A JP H09263421 A JPH09263421 A JP H09263421A JP 8074008 A JP8074008 A JP 8074008A JP 7400896 A JP7400896 A JP 7400896A JP H09263421 A JPH09263421 A JP H09263421A
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学 西沢
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宣子 磯部
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    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/089—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron
    • C03C3/091—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron containing aluminium

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Abstract

(57)【要約】 【課題】歪点が高く、フロート成形に適した、無アルカ
リガラスを得る。 【解決手段】歪点が６４０℃以上であって、モル％表示
で実質的に、ＳｉＯ2 ：６５〜７４、Ａｌ2 Ｏ3 ：７〜
１４、Ｂ2 Ｏ3 ：１．５〜５．５、ＭｇＯ：１．５〜
８、ＣａＯ：１．５〜８、ＳｒＯ：１．５〜８、Ｂａ
Ｏ：０〜１未満、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ：１
２〜２０、からなり、アルカリ金属酸化物およびリンを
実質的に含有しない。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、各種ディスプレイ
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の可能な、無ア
ルカリガラスに関する。
【０００２】
【従来の技術】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させるもので
は、以下の特性が要求されている。 （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ので、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
最小限に抑えるため、高い歪点を有すること。 （３）半導体形成に用いられ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（フッ酸＋フッ化
アンモニウム；ＢＨＦ）、およびＩＴＯのエッチングに
用いられる塩酸を含有する薬液、金属電極のエッチング
に用いられる各種の酸（硝酸、硫酸等）、レジスト剥離
液、洗浄液のアルカリに対して耐久性があること。 （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）をもたないこと。
【０００３】上記の要求に加えて、近年では、以下のよ
うな状況がある。 （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てきた。 （６）ディスプレイの軽量化の方法として、基板ガラス
の薄板化が望まれてきた。 （７）これまでのアモルファスシリコンタイプの液晶デ
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。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】Ｂ2 Ｏ3 は耐ＢＨＦ性
を向上するが、歪点を下げるおそれがあるため、多く含
有すると歪点を上げるのが困難になる。また、Ｂ2 Ｏ3
は熔解中に揮散しやすい成分であるために、製品ガラス
板の不均一（脈理）となりやすく、Ｂ2 Ｏ3 の少ない組
成は製造上メリットがある。
【０００５】Ｂ2 Ｏ3 の含有量の少ない無アルカリガラ
スとしては、以下のようなものがある。
【０００６】特開平４−３２５４３５にはＢ2 Ｏ3 を０
〜３重量％含有しかつＣａＯが８重量％以上含まれる組
成が開示されている。特公平７−９８６７２、特公平７
−９８６７３にはいずれもＢ2 Ｏ3 を含有しない組成が
開示されているが、熔解に必要な温度が高すぎて熔解が
困難である。特開平５−２３２４５８にはＢ2 Ｏ3 を０
〜５モル％含有する組成が開示されているが、ＳｒＯを
１５モル％以上含有し、熱膨張係数が大きい。特開平５
−１９３９８０にはＢ2 Ｏ3 を１〜７モル％含有する組
成が開示されているが、ＢａＯを４．５モル％以上含有
し、耐ＢＨＦ性に劣る場合がある。
【０００７】本発明の目的は、上記欠点を解決し、Ｂ2
Ｏ3 含有量が少ないながら耐ＢＨＦ性を維持し、熔解・
成形が容易で、フロート成形が可能な無アルカリガラス
を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、歪点が６４０
℃以上であって、モル％表示で実質的に、 ＳｉＯ2 ６５〜 ７４、 Ａｌ2 Ｏ3 ７〜 １４、 Ｂ2 Ｏ3 １．５〜 ５．５、 ＭｇＯ １．５〜 ８、 ＣａＯ １．５〜 ８、 ＳｒＯ １．５〜 ８、 ＢａＯ ０〜 １未満、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋
ＳｒＯ＋ＢａＯ １２〜２０、からなり、アルカリ金属
酸化物およびリンを実質的に含有しない無アルカリガラ
スである。
【０００９】
【発明の実施の形態】次に上記の通り各成分の組成範囲
を限定した理由について述べる。
【００１０】ＳｉＯ2 は６５モル％（以下％と記載す
る）未満では歪点が充分に上げられないとともに、化学
耐久性（特に耐酸性（例えば塩酸））が悪化し、熱膨張
係数が増大し、密度も上昇する。７４％超では熔解性が
低下し、失透温度も上昇する。６６〜７４％がより好ま
しい。
【００１１】Ａｌ2 Ｏ3 はガラスの分相性を抑制し、熱
膨張係数を下げ、歪点を上げるが、７％未満ではこの効
果があらわれず、１４％超ではガラスの熔解性が悪くな
ったり、失透温度を上昇させる。８〜１３．５％がより
好ましい。
【００１２】Ｂ2 Ｏ3 はガラスの熔解反応性を良くし、
また、失透温度を低下させるため１．５％以上添加され
るが、５．５％超では歪点が低くなる。１．５％以上５
％未満がより好ましい。
【００１３】ＭｇＯはアルカリ土類金属酸化物中では熱
膨張係数を高くせず、かつ歪点を過大には低下させない
という特徴を有し、熔解性も向上させるため１．５％以
上添加される。８％超ではＢＨＦによる白濁やガラスの
分相、失透温度の上昇が生じるおそれがある。２〜８％
がより好ましい。
【００１４】ＣａＯはＭｇＯに次いでアルカリ土類金属
酸化物中では熱膨張係数を高くせず、かつ歪点を過大に
は低下させないという特徴を有し、熔解性も向上させる
ため１．５％以上添加される。８％超ではＢＨＦによる
白濁やガラスの分相、失透温度の上昇が生じるおそれが
あり、失透温度が、成形性の目安となるｌｏｇη＝４．
０の温度より高くなるおそれがある。２〜８％がより好
ましい。
【００１５】ＳｒＯはガラスの分相を抑制し、ガラスの
熔解性も向上させ、ＢＨＦによる白濁に対し比較的有用
な成分であるため、１．５％以上含有される。８％超で
は熱膨張係数が増大する。２〜８％がより好ましい。
【００１６】ＢａＯは、耐ＢＨＦ性を低下させ、ガラス
の熱膨張係数、密度を過大に増加させるおそれがあるの
で１％未満とする。より好ましくは実質的に無添加とす
る。
【００１７】ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯは、ガラ
スの熔解性を確保するため、合量で１２％以上含有され
る。２０％超では熱膨張係数が大きくなりすぎるおそれ
がある。好ましくは、ＢａＯを実質的に含有せず、Ｍｇ
Ｏ、ＣａＯ、ＳｒＯを合量で１２〜１８％とする。
【００１８】本発明によるガラスは上記成分以外にガラ
スの熔解性、清澄性、成形性を改善するため、ＺｎＯ、
Ｆｅ2 Ｏ3 、ＳＯ3 、Ｆ、Ｃｌを総量で５％以下添加が
できる。
【００１９】一方、本発明によるガラスはアルカリ金属
酸化物およびリンを実質的に含有しない。ガラス基板上
に形成される膜特性や半導体特性を劣化させないためで
ある。また、鉛、ヒ素、アンチモンなどは実質的に含有
しないことが好ましい。
【００２０】本発明のガラスは、典型的には、歪点が６
４０℃以上である。特に、ディスプレイ製造時の熱処理
による収縮を小さく抑えるためには、歪点が６５０℃以
上であることが好ましい。
【００２１】さらに、本発明のガラスは、５０〜３５０
℃での平均熱膨張係数が３０×１０-7／℃以上５０×１
０-7／℃未満であることが好ましい。より好ましくは、
３３×１０-7／℃〜４３×１０-7／℃である。
【００２２】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、これを熔解炉に連続的に投入し、
１５００〜１６００℃に加熱して熔融する。この熔融ガ
ラスをフロート法により所定の板厚に成形し、徐冷後切
断する。
【００２３】
【実施例】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℃の温度で熔
解した。熔解にあたっては、白金スターラーを用い撹拌
しガラスの均質化を行った。次いで熔解ガラスを流し出
し、板状に成形後徐冷した。
【００２４】表には、ガラス組成と併せて、熱膨張係
数、歪点、密度、高温粘性（熔解性の目安となる粘度η
が１００ポイズを示す温度（ｌｏｇη＝２．０の温度）
とフロート成形性の目安となる粘度ηが１００００ポイ
ズを示す温度（ｌｏｇη＝４．０の温度））、失透温
度、ＢＨＦに浸漬したときの重量減、およびＢＨＦに浸
漬したときのヘイズ値を示した。各特性は、以下のよう
に測定した。
【００２５】熱膨張係数（×１０-7／℃）：示差熱膨張
計を用い、石英ガラスを参照試料として毎分５℃で昇温
しながら、室温〜屈伏点までの熱膨張曲線を測定し、５
０〜３５０℃の平均熱膨張係数を読み取り、記録した。
【００２６】歪点（℃）：ＪＩＳ Ｒ３１０３に記載の
ファイバー法による。
【００２７】密度（ｇ／ｃｃ）：アルキメデス法によ
る。
【００２８】高温粘性（℃）：回転粘度計による。
【００２９】失透温度（℃）：粉砕したガラスを一度１
１００℃で１日間熱処理し、内部に結晶が存在している
のを光学顕微鏡にて確認し、これを再び１３００〜１４
００℃に温度保持した電気炉中で２０時間熱処理して、
内部の結晶が消滅する温度を記録した。
【００３０】ＢＨＦ重量減（ｍｇ／ｃｍ2 ）：５０％フ
ッ酸と４０％フッ化アンモニウム水溶液を１：９（体積
比）で混合した液に２５℃で２０分浸漬したときのガラ
スの単位面積あたりの重量減少量である。
【００３１】ヘイズ値（％）：上記のＢＨＦ処理をし、
洗浄、乾燥したガラスについて、光を当てたとき、ガラ
スの曇りにより散乱される光の割合である。スガ試験機
社製ヘイズメーターにて測定した。
【００３２】表から明らかなように、実施例のいずれの
ガラスも、熱膨張係数は３０×１０-7／℃〜５０×１０
-7／℃の低い値を示し、また、歪点は６５０℃以上と高
く、高温での熱処理に充分耐えられるものであることが
わかる。
【００３３】また、熔解性の目安となるｌｏｇη＝２．
０の温度は１７６０℃以下であり、熔解法により製造で
きることがわかる。さらに、成形性の目安となるｌｏｇ
η＝４．０の温度は失透温度より高いため、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。
【００３４】また、ＢＨＦ処理による重量減もヘイズの
発生も少なく、ディスプレイパネルの基板用として実用
的であると考えられる。
【００３５】
【表１】
【００３６】
【表２】
【００３７】
【表３】
【００３８】
【発明の効果】本発明によるガラスは、歪点が高く、Ｂ
2 Ｏ3 含有量が少ないながら耐ＢＨＦ性を維持し、熔解
が比較的容易で、フロート成形が可能であり、ディスプ
レイ用基板、フォトマスク基板、ＴＦＴタイプのディス
プレイ基板等、かかる特性を要求する用途に好適であ
る。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】歪点が６４０℃以上であって、モル％表示
    で実質的に、 ＳｉＯ2 ６５〜 ７４、 Ａｌ2 Ｏ3 ７〜 １４、 Ｂ2 Ｏ3 １．５〜 ５．５、 ＭｇＯ １．５〜 ８、 ＣａＯ １．５〜 ８、 ＳｒＯ １．５〜 ８、 ＢａＯ ０〜 １未満、 ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ １２〜２０、 からなり、アルカリ金属酸化物およびリンを実質的に含
    有しない無アルカリガラス。
  2. 【請求項２】鉛、ヒ素およびアンチモンを実質的に含有
    しない請求項１記載の無アルカリガラス。
  3. 【請求項３】５０〜３５０℃での平均熱膨張係数が３０
    ×１０-7／℃以上５０×１０-7／℃未満である請求項１
    または２記載の無アルカリガラス。
  4. 【請求項４】モル％表示で実質的に、 ＳｉＯ2 ６６〜 ７４、 Ａｌ2 Ｏ3 ８〜 １３．５、 Ｂ2 Ｏ3 １．５〜 ５未満、 ＭｇＯ ２〜 ８、 ＣａＯ ２〜 ８、 ＳｒＯ ２〜 ８、 ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ １２〜１８、 からなり、アルカリ金属酸化物、ＢａＯおよびリンを実
    質的に含有しない、請求項１、２または３記載の無アル
    カリガラス。
  5. 【請求項５】歪点が６５０℃以上である請求項４記載の
    無アルカリガラス。
  6. 【請求項６】請求項１、２、３、４または５記載の無ア
    ルカリガラスを少なくとも一方の基板として使用したフ
    ラットディスプレイパネル。
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