JPH11292563A

JPH11292563A - 無アルカリガラス基板

Info

Publication number: JPH11292563A
Application number: JP10108689A
Authority: JP
Inventors: Yoshinari Kato; 嘉成加藤; Shinkichi Miwa; 晋吉三和
Original assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Priority date: 1998-04-03
Filing date: 1998-04-03
Publication date: 1999-10-26

Abstract

(57)【要約】【課題】大型で、薄肉のガラス基板であっても、製造
工程におけるカセットへの出し入れが容易で、また実開
平５−１２０９８号に開示されているような梱包体への
収納も容易であり、しかも電子機器に装着した時の画像
面の歪みが少ない無アルカリガラス基板を提供すること
を目的とする。【解決手段】密度が２．６ｇ・ｃｍ^-3以下、ヤング率
／密度が２９ＧＰａ／ｇ・ｃｍ^-3以上であることを特徴
とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶ディスプレイ、Ｅ
Ｌディスプレイ等のディスプレイ基板として用いられる
無アルカリガラス基板に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、液晶ディスプレイ、ＥＬディ
スプレイ等のディスプレイ基板としては、矩形状のガラ
ス基板が広く使用されている。

【０００３】この種のガラス基板には、用途に応じて様
々な特性が要求され、例えばＴＦＴ型アクティブマトリ
ックス液晶ディスプレイに使用されるガラス基板の場合
には、ガラス中にアルカリ金属酸化物が含有されている
と、熱処理中にアルカリイオンが成膜された半導体物質
中に拡散し、膜特性の劣化を招くため、実質的にアルカ
リ金属酸化物を含有しないことが要求される。

【０００４】また近年、ＴＦＴ型アクティブマトリック
ス液晶ディスプレイ等の電子機器は、パーソナルな分野
への応用が進められており、機器の軽量化が要求されて
いる。これに伴ってガラス基板にも軽量化が要求され、
薄肉化が進められている。

【０００５】さらにこの種の電子機器は、大型化も進め
られており、これに伴って大型のガラス基板も要求され
ている。すなわち、この種の電子機器を製造する場合に
は、ガラスメーカーで成形された大型のガラス基板（素
板）の上に複数分のデバイスを作製し、デバイス毎に分
割切断して製品とするため、電子機器が大型化するほ
ど、ガラス基板をより大きくする必要がある。

【０００６】しかしながら、このようにガラス基板が大
型化するほど、ガラス基板の強度が低下するため、その
厚みを極端に薄くすることは不可能である。そこでガラ
スの密度を低下することによって、軽量化を実現する試
みがなされており、現在では量産化されている低密度ガ
ラス基板も幾つか存在する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記したようにＴＦＴ
型アクティブマトリックス液晶ディスプレイに用いられ
るガラス基板は、大型化、薄肉化が進められているが、
これに伴い各種の問題が生じている。

【０００８】すなわちこの種のガラス基板は、ガラスメ
ーカーで成形された後、切断、徐冷、検査、洗浄等の工
程を通過され、これらの工程中、ガラス基板は、複数段
の棚が形成されたカセットに出し入れされる。このカセ
ットは、左右の内側面に形成された棚に、ガラス基板の
両辺を載置するようにして水平方向に保持できるように
なっているが、大型のガラス基板はたわみ量が大きいた
め、ガラス基板をカセットの棚に入れる際に、ガラス基
板の一部がカセットに接触して破損したり、カセットの
棚からガラス基板を取り出す際に、大きく揺動して不安
定となりやすい。このような形態のカセットは、電子機
器メーカーでも使用されるため、同様の問題が発生して
いる。

【０００９】またこのような大型のガラス基板をガラス
メーカーから電子機器メーカーに輸送する際、実開平５
−１２０９８号に開示されているような箱状の上下支持
部材を用いて上下方向から挟み込む形態の梱包体が使用
されることがあるが、下側の支持部材に形成された複数
の保持溝にガラス基板を１枚づつ挿入した後で、ガラス
基板が大きくたわむと、上側の支持部材に形成された複
数の保持溝に各ガラス基板を挿入するのが困難となり、
作業性が大幅に低下する。

【００１０】さらに電子機器が大型化するほど、これに
装着されるガラス基板が、たわみやすくなるため、電子
機器の画像面が歪んで見える虞れがある。

【００１１】本発明は、上記事情に鑑みなされたもので
あり、大型で、薄肉のガラス基板であっても、製造工程
におけるカセットへの出し入れが容易で、また実開平５
−１２０９８号に開示されているような梱包体への収納
も容易であり、しかも電子機器に装着した時の画像面の
歪みが少ない無アルカリガラス基板を提供することを目
的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】ガラス基板のたわみ量
は、ガラスの密度に比例して変化するため、低密度のガ
ラス基板は、たわみ量が小さくなる傾向にはあるが、ガ
ラスの密度を低下することによって、ガラス基板のたわ
み量を小さくするには限界がある。

【００１３】その理由は、ガラス基板のたわみ量が、ヤ
ング率によっても変化するためであり、ヤング率／密度
（比ヤング率）の値を大きくしなければ、たわみ量の大
幅な低減は困難である。

【００１４】しかしながら現在、市販されている低密度
ガラス基板は、比ヤング率の小さいガラスから作製され
ているため、これらのガラス基板の大型化、薄肉化を図
ると、たわみ量が大きくなり、上記したような問題が生
じる。

【００１５】本発明の無アルカリガラス基板は、密度が
２．６ｇ・ｃｍ^-3以下、ヤング率／密度が２９ＧＰａ／
ｇ・ｃｍ^-3以上であることを特徴とし、特に縦寸法が５
００ｍｍ以上、横寸法が６００ｍｍ以上、厚みが０．７
ｍｍ以下のガラス基板に有用である。

【００１６】また本発明の無アルカリガラス基板は、好
ましくは、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、ＭｇＯ、ＺｒＯ₂ 、ＴｉＯ₂ 、
Ｙ₂ Ｏ₃ を合量で１６重量％以上含有することを特徴と
し、さらに重量％で、ＳｉＯ₂ ５０〜６８％、Ａｌ₂
Ｏ₃ １４〜２５％、Ｂ₂ Ｏ₃ ３〜１５％、ＭｇＯ
０〜１０％、ＣａＯ０〜１０％、ＳｒＯ０〜１０
％、ＢａＯ０〜１０％、ＺｎＯ０〜５％、ＭｇＯ＋
ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ５〜２０％、ＺｒＯ
₂ ０〜５％、ＴｉＯ₂ ０〜５％、Ｙ₂ Ｏ₃０〜５％
の組成を有することを特徴とする。

【００１７】

【作用】本発明の無アルカリガラス基板は、密度が２．
６ｇ・ｃｍ^-3以下であり、比ヤング率が２９ＧＰａ／ｇ
・ｃｍ^-3以上であるため、大型で薄肉のガラス基板、具
体的には、ガラス基板の縦寸法が５００ｍｍ以上、横寸
法が６００ｍｍ以上、厚みが０．７ｍｍ以下であって
も、軽量で、問題とならない程度のたわみ量に抑えるこ
とができる。

【００１８】本発明のガラス基板の構成成分の内、比ヤ
ング率の上昇に効果のある成分は、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、Ｍｇ
Ｏ、ＺｒＯ₂ 、ＴｉＯ₂ 、Ｙ₂ Ｏ₃ の５成分であり、こ
れらの成分の合量が１６重量％未満になると、比ヤング
率を２９ＧＰａ／ｇ・ｃｍ^-3以上にすることが困難とな
るため、合量で１６重量％以上、好ましくは１８重量％
以上含有させる。

【００１９】またＴＦＴ型アクティブマトリックス液晶
ディスプレイに使用されるガラス基板には、フェトエッ
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
や、成膜、アニール等の工程における熱処理によって熱
収縮しないように、高い歪点、具体的には６５０℃以上
の歪点を有することが望まれる。また製造コストや良品
率等を考慮すると、溶融性や成形性に優れていること
や、ＴＦＴの材料の熱膨張係数に近似した熱膨張係数を
有することも望まれる。

【００２０】このような特性を満足し、しかもガラス基
板の密度を低下し、比ヤング率を上昇させやすい組成
は、重量％で、ＳｉＯ₂ ５０〜６８％、Ａｌ₂ Ｏ₃
１４〜２５％、Ｂ₂ Ｏ₃ ３〜１５％、ＭｇＯ０〜１
０％、ＣａＯ０〜１０％、ＳｒＯ０〜１０％、Ｂａ
Ｏ０〜１０％、ＺｎＯ０〜５％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋
ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ５〜２０％、ＺｒＯ₂ ０〜
５％、ＴｉＯ₂ ０〜５％、Ｙ₂ Ｏ₃ ０〜５％であ
り、各成分の限定理由は、次のとおりである。

【００２１】ＳｉＯ₂ は、ガラスのネットワークフォー
マーとなる成分であり、５０％より少ないと、ガラスの
密度を２．６ｇ・ｃｍ^-3以下にすることが困難となる。
また耐薬品性、特に耐酸性が低下すると共に、歪点が低
くなるため好ましくない。一方、６８％より多いと、高
温粘度が大きくなり、溶融性が悪くなるため好ましくな
い。ＳｉＯ₂ のより好ましい含有量は、５５〜６４％で
ある。

【００２２】Ａｌ₂ Ｏ₃ は、ガラスの密度を低下させる
と共に、比ヤング率を上昇させ、且つ、歪点を高くする
成分であり、１４％より少ないと、比ヤング率を２９Ｇ
Ｐａ／ｇ・ｃｍ^-3以上にすることが困難となり、歪点が
低くなるため好ましくない。一方、２５％より多いと、
耐酸性が悪くなるため好ましくない。Ａｌ₂ Ｏ₃ のより
好ましい含有量は、１６〜２２％である。

【００２３】Ｂ₂ Ｏ₃ は、ガラスの密度を低下させると
共に、融剤として作用し、ガラスの粘性を下げ、溶融性
を改善する成分であり、３％より少ないと、ガラスの密
度を２．６ｇ・ｃｍ^-3以下にすることが困難となり、融
剤としての作用も不十分となるため好ましくない。一
方、１５％より多いと、ガラスの歪点が低下し、耐酸性
も悪くなるため好ましくない。

【００２４】ＭｇＯは、二価のアルカリ土類酸化物の中
でも、比較的密度を上げずに比ヤング率を上昇させやす
い成分であり、また歪点を下げることなく、高温粘性を
下げ、ガラスの溶融性を改善する作用も有しているが、
１０％より多いと、密度を２．６ｇ・ｃｍ^-3以下にする
ことが困難であり、耐酸性も悪化するため好ましくな
い。ＭｇＯのより好ましい含有量は、０〜８％である。

【００２５】ＣａＯも、ＭｇＯと同様に歪点を下げずに
高温粘性を下げ、ガラスの溶融性を改善する成分である
が、１０％より多いと、ガラスの歪点が低下するため好
ましくない。

【００２６】ＳｒＯとＢａＯは、いずれもガラスの耐薬
品性を向上させる成分であるが、これらを多量に含有さ
せると、密度を２．６ｇ・ｃｍ^-3以下にすることが困難
となるため、各々１０％以下に抑えることが好ましい。

【００２７】ＺｎＯは、溶融性を改善するための成分で
あるが、５％より多いと、歪点が低下するため好ましく
ない。

【００２８】但し、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ及
びＺｎＯの合量が、５％より少ないと、ガラスの高温で
の粘性が高くなり、溶融性が悪くなると共にガラスが失
透しやすくなり、一方、２０％より多いと、密度を２．
６ｇ・ｃｍ^-3以下にすることが困難となるため好ましく
ない。

【００２９】ＺｒＯ₂ は、比ヤング率を上昇させると共
に、ガラスの耐薬品性、特に耐酸性を改善する作用を有
する成分であるが、５％より多いと、ガラス中にジルコ
ニアの失透物が析出するため好ましくない。

【００３０】ＴｉＯ₂ は、ガラスの耐薬品性を改善する
と共に、高温粘性を低下し、溶融性を向上させる成分で
あるが、多量に含有させると、ガラスに着色を生じ、透
過率が低下するため、５％以下に抑えることが好まし
い。

【００３１】Ｙ₂ Ｏ₃ も、比ヤング率を上昇させる作用
を有する成分であるが、５％より多いと、ガラスの耐薬
品性が悪化するため好ましくない。

【００３２】また本発明においては、上記の成分以外に
も、特性を損なわない範囲で他の成分を添加させること
も可能であり、例えば清澄剤として、Ａｓ₂ Ｏ₃ 、Ｓｂ
₂ Ｏ₃ 、Ｆ₂ 、Ｃｌ₂ 、ＳＯ₃ 等を各々３％まで添加す
ることが可能である。

【００３３】但し、一般に融剤として使用されるＰｂＯ
やＰ₂ Ｏ₅ は、ガラスの耐薬品性を著しく低下させるた
め、添加を避けるべきである。特にＰｂＯは、ガラス溶
融時に融液の表面から揮発し、環境を汚染する虞れもあ
るため好ましくない。

【００３４】

【実施例】以下、本発明の無アルカリガラス基板を実施
例に基づいて詳細に説明する。

【００３５】表１〜３は、本発明のガラス基板（試料Ｎ
ｏ．１〜１１）と比較例のガラス基板（試料Ｎｏ．１２
〜１５）を示すものである。

【００３６】

【表１】

【００３７】

【表２】

【００３８】

【表３】

【００３９】表中の各試料は、次のようにして作製し
た。

【００４０】まず表の組成となるようにガラス原料を調
合し、白金ポットで１５８０℃で２４時間溶融した後、
スロットダウン法を用いて板状に成形した。次いでこれ
らの板状ガラスの両面を光学研磨することによって、縦
寸法が５５０ｍｍ、横寸法が６５０ｍｍ、厚みが０．７
ｍｍの大型で薄肉のガラス基板を作製した。

【００４１】表から明らかなように実施例であるＮｏ．
１〜１１の各試料は、いずれも密度が２．５８ｇ・ｃｍ
^-3以下であるため軽量で、また比ヤング率が２９．３Ｇ
Ｐａ／ｇ・ｃｍ^-3以上であるため、たわみ量が１９．０
ｍｍ以下と小さかった。

【００４２】それに対し、比較例であるＮｏ．１２〜１
５の各試料は、いずれも比ヤング率が２７．６ＧＰａ／
ｇ・ｃｍ^-3以下であるため、たわみ量が２０．２ｍｍ以
上と大きかった。またＮｏ．１２、１３及び１５の各試
料は、密度が高かった。

【００４３】尚、表中の密度は、周知のアルキメデス法
によって測定し、ヤング率は、曲げ共振法により測定し
たものであり、１ＧＰａ≒１０１．９Ｋｇｆ／ｍｍ² で
ある。また、たわみ量は、図１に示すように、ガラス基
板１０の縦方向の両辺付近１０ａ、１０ａを支持片１
１、１１で支持し、スパン６４０ｍｍで水平方向に配置
した時の最大たわみ量を測定したものである。

【００４４】さらに歪点は、ＡＳＴＭＣ３３６−７１
の方法に基づいて測定した。１０^2.5 ポイズに相当する
温度は、高温粘度である１０^2.5 ポイズに相当する温度
を示すものであり、この温度が低いほど、溶融成形性に
優れていることになる。

【００４５】また耐塩酸性は、各試料を８０℃に保持さ
れた１０重量％塩酸水溶液に２４時間浸漬した後、それ
らの表面状態を目視で観察することによって評価した。
ガラス基板の表面が変色したものは×、全く変化のない
ものは○で示した。熱膨張係数は、ディラトメーターを
用いて、３０〜３８０℃における平均熱膨張係数を測定
したものである。

【００４６】

【発明の効果】以上のように本発明の無アルカリガラス
基板は、軽量であり、またたわみ量が小さいため、大型
で薄肉であっても、製造上、梱包上の問題が発生せず、
しかも良好な画像面を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ガラス基板の最大たわみ量の測定方法を示す説
明図である。

【符号の説明】

１０ガラス基板１１支持片

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】密度が２．６ｇ・ｃｍ^-3以下、ヤング率
／密度が２９ＧＰａ／ｇ・ｃｍ^-3以上であることを特徴
とする無アルカリガラス基板。
【請求項２】縦寸法が５００ｍｍ以上、横寸法が６０
０ｍｍ以上、厚みが０．７ｍｍ以下であることを特徴と
する請求項１記載の無アルカリガラス基板。
【請求項３】Ａｌ₂ Ｏ₃ 、ＭｇＯ、ＺｒＯ₂ 、ＴｉＯ
₂ 、Ｙ₂ Ｏ₃ を合量で、１６重量％以上含有することを
特徴とする請求項１、２記載の無アルカリガラス基板。
【請求項４】重量％で、ＳｉＯ₂ ５０〜６８％、Ａ
ｌ₂ Ｏ₃ １４〜２５％、Ｂ₂ Ｏ₃ ３〜１５％、Ｍｇ
Ｏ０〜１０％、ＣａＯ０〜１０％、ＳｒＯ０〜１
０％、ＢａＯ０〜１０％、ＺｎＯ０〜５％、ＭｇＯ
＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ５〜２０％、Ｚｒ
Ｏ₂ ０〜５％、ＴｉＯ₂ ０〜５％、Ｙ₂ Ｏ₃ ０〜
５％の組成を有することを特徴とする請求項１〜３記載
の無アルカリガラス基板。