JPWO2009131053A1 - ディスプレイパネル用ガラス板、その製造方法およびｔｆｔパネルの製造方法 - Google Patents

ディスプレイパネル用ガラス板、その製造方法およびｔｆｔパネルの製造方法 Download PDF

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Abstract

Ｂ2Ｏ3含有率が低く、コンパクションが低く、ＴＦＴパネル用のガラス板として用いることができるディスプレイパネル用ガラス板の提供。酸化物基準の質量％表示で、ガラス母組成として、ＳｉＯ2：５０．０〜７３．０、Ａｌ2Ｏ3：６．０〜２０．０、Ｂ2Ｏ3：０〜２．０、ＭｇＯ：４．２〜９．０、ＣａＯ：０〜６．０、ＳｒＯ：０〜２．０、ＢａＯ：０〜２．０、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ：６．５〜１１．３、Ｌｉ2Ｏ：０〜２．０、Ｎａ2Ｏ：２．０〜１８．０、Ｋ2Ｏ：０〜１３．０、Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ：８．０〜１８．０、からなり、熱収縮率（Ｃ）が２０ｐｐｍ以下である、ディスプレイパネル用ガラス板。

Description

本発明は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）パネル、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）等、各種ディスプレイパネルに用いるディスプレイパネル用ガラス板に関する。本発明のディスプレイパネル用ガラス板は、ＬＣＤパネル用のガラス板として特に好適である。
従来からＬＣＤパネル用のガラス基板には、アルカリ金属酸化物を含有しない無アルカリガラスが用いられている。この理由は、ガラス基板中にアルカリ金属酸化物が含まれていると、ＬＣＤパネルの製造工程で実施される熱処理中に、ガラス基板中のアルカリイオンがＬＣＤパネルの駆動に用いる薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の半導体膜に拡散して、ＴＦＴ特性の劣化を招くおそれがあるからである。
また、無アルカリガラスは、熱膨張係数が低く、ガラス転移点（Ｔｇ）が高いため、ＬＣＤパネルの製造工程での寸法変化が少なく、ＬＣＤパネル使用時の熱応力による表示品質への影響が少ないことからも、ＬＣＤパネル用のガラス基板として好ましい。
しかしながら、無アルカリガラスは、製造面において以下に述べるような課題を有している。
無アルカリガラスは粘性が非常に高く、溶融が困難といった性質を有し、製造に技術的な困難性を伴う。
また、一般的に、無アルカリガラスは清澄剤の効果が乏しい。例えば、清澄剤としてＳＯ3を使用した場合、ＳＯ3が（分解して）発泡する温度がガラスの溶融温度よりも低いため、清澄がなされる前に、添加したＳＯ3の大部分が分解して溶融ガラスから揮散してしまい、清澄効果を十分発揮することができない。
ＴＦＴパネル用（「ａ−Ｓｉ ＴＦＴパネル用」）のガラス基板として、アルカリ金属酸化物を含有するアルカリガラス基板を使用することも提案されている（特許文献１、２参照）。これはＴＦＴパネル製造工程における熱処理を、従来３５０〜４５０℃で行ってきたものを比較的低温（２５０〜３００℃程度）で行うことが可能になりつつあるためである。
アルカリ金属酸化物を含有するガラスは、一般的に熱膨張係数が高いため、ＴＦＴパネル用のガラス基板として好ましい熱膨張係数とする目的で、熱膨張係数を低減させる効果を有するＢ2Ｏ3が通常含有される（特許文献１、２）。
しかしながら、Ｂ2Ｏ3を含有するガラス組成とした場合、ガラスを溶融した際に、特に溶解工程、清澄工程およびフロート成形工程において、Ｂ2Ｏ3が揮散するため、ガラス組成が不均質になりやすい。ガラス組成が不均質になると、板状に成形する際の平坦性に影響を与える。ＴＦＴパネル用のガラス基板は、表示品質確保のため、液晶を挟む２枚のガラス間隔、すなわちセルギャップを一定に保つために高度の平坦度が要求される。このため所定の平坦度を確保するために、フロート法で板ガラスに成形された後、板ガラスの表面の研磨を行うが、成形後の板ガラスで所定の平坦性が得られていないと、研磨工程に要する時間が長くなり生産性が低下する。また、前記Ｂ2Ｏ3の揮散による環境負荷を考慮すると、溶融ガラス中のＢ2Ｏ3の含有率はより低いことが好ましい。
だが、Ｂ2Ｏ3含有率が低いと、ＴＦＴパネル用のガラス基板として好ましい熱膨張係数まで下げること、および粘性の上昇を抑えつつ所定のＴｇ等を得ることは困難であった。
特開２００６−１３７６３１号公報 特開２００６−１６９０２８号公報
本発明者は鋭意検討の結果、前述の低温での熱処理において、低温でのガラスのコンパクション（熱収縮率）がガラス基板上の成膜品質（成膜パターン精度）に大きく影響し得ることを見出した。
本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するため、アルカリ金属酸化物を含有し、Ｂ2Ｏ3が少なく、ＴＦＴパネル製造工程における低温（１５０〜３００℃）での熱処理（具体的にはゲート絶縁膜を成膜する工程での熱処理）の際のコンパクションが小さく、特に大型（例えば一辺が２ｍ以上のサイズ）のＴＦＴパネル用のガラス基板として好適に用いることができるディスプレイパネル用ガラス板とその製造方法、および前記ガラス板を用いたＴＦＴパネルの製造方法を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するため、本発明は、
酸化物基準の質量％表示で、ガラス母組成として、
ＳｉＯ2 ５０．０〜７３．０、
Ａｌ2Ｏ3 ６．０〜２０．０、
Ｂ2Ｏ3 ０〜２．０、
ＭｇＯ ４．２〜９．０、
ＣａＯ ０〜６．０、
ＳｒＯ ０〜２．０、
ＢａＯ ０〜２．０、
ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ ６．５〜１１．３、
Ｌｉ2Ｏ ０〜２．０、
Ｎａ2Ｏ ２．０〜１８．０、
Ｋ2Ｏ ０〜１３．０、
Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ ８．０〜１８．０、
からなり、熱収縮率（Ｃ）が２０ｐｐｍ以下である、ディスプレイパネル用ガラス板を提供する。
本発明のディスプレイパネル用ガラス板は、ＴＦＴパネル製造工程における低温（１５０〜３００℃）での熱処理においてコンパクションが小さく、ガラス基板上の成膜パターンのずれが生じ難い。したがって、近年の熱処理の低温化に対応した、特に大型のＴＦＴパネル用のガラス基板として好適に用いることができる。
また、本発明のディスプレイパネル用ガラス板はＢ2Ｏ3含有率が低いので、ガラス製造時におけるＢ2Ｏ3の揮散が少ないことから、ガラス板の均質性に優れ、平坦性に優れており、成形後のガラス板表面の研磨が少なくてすみ、生産性に優れている。
また、本発明のディスプレイパネル用ガラス板は、アルカリ成分を含有しているため、原料を溶融しやすく製造が容易となり得る。
また、本発明のディスプレイパネル用ガラス板は、好ましい態様（以下、「第１態様」という。）とすると、密度が２．４６ｇ／ｃｍ3以下と低いため、特に軽量化や搬送時の割れ低減の面で好ましい。
また、本発明のディスプレイパネル用ガラス板は、別の好ましい態様（以下、「第２態様」という。）とすると、５０〜３５０℃の平均熱膨張係数が８３×１０-7／℃以下であるため、パネルの製造工程での寸法変化が少なく、パネル使用時の熱応力による表示品質への影響が少ないことから、特に表示品質面で好ましい。
また、本発明のディスプレイパネル用ガラス板は、ＴＦＴ工程の熱処理工程の低温化、すなわち１５０〜３００℃で熱処理される際に適したガラスであり、ＴＦＴ工程の省エネ化に有効である。
本発明のディスプレイパネル用ガラス板は、ＴＦＴパネル用のガラス基板として好適であるが、他のディスプレイ用基板、例えば、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、無機エレクトロ・ルミネッセンス・ディスプレイなどに使用することができる。例えば、ＰＤＰ用のガラス板として使用した場合、従来のＰＤＰ用のガラス板にくらべて熱膨張係数が小さいため、熱処理工程におけるガラスの割れを抑制することができる。
なお、本発明のディスプレイパネル用ガラス板は、ディスプレイパネル以外の用途にも用いることができる。例えば、太陽電池基板用ガラス板としても用いることもできる。
以下、本発明のディスプレイパネル用ガラス板について説明する。
本発明のディスプレイパネル用ガラス板は、酸化物基準の質量％表示で、ガラス母組成として、
ＳｉＯ2 ５０．０〜７３．０、
Ａｌ2Ｏ3 ６．０〜２０．０、
Ｂ2Ｏ3 ０〜２．０、
ＭｇＯ ４．２〜９．０、
ＣａＯ ０〜６．０、
ＳｒＯ ０〜２．０、
ＢａＯ ０〜２．０、
ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ ６．５〜１１．３、
Ｌｉ2Ｏ ０〜２．０、
Ｎａ2Ｏ ２．０〜１８．０、
Ｋ2Ｏ ０〜１３．０、
Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ ８．０〜１８．０、
からなり、熱収縮率（Ｃ）が２０ｐｐｍ以下であることを特徴とする。
初めにコンパクションについて説明する。
コンパクションとは、加熱処理の際にガラス構造の緩和によって発生するガラス熱収縮率である。
本発明において熱収縮率（Ｃ）（コンパクション（Ｃ））とは、ガラス板を転移点温度Ｔｇ＋５０℃まで加熱し、１分間保持し、５０℃／分で室温まで冷却した後、ガラス板の表面に所定の間隔で圧痕を２箇所打ち、その後、ガラス板を３００℃まで加熱し、１時間保持した後、１００℃／時間で室温まで冷却した場合の、圧痕間隔距離の収縮率（ｐｐｍ）を意味するものとする。
コンパクション（Ｃ）について、より具体的に説明する。
本発明においてコンパクション（Ｃ）とは、次に説明する方法で測定した値を意味するものとする。
初めに、対象となるガラス板を１６００℃で溶融した後、溶融ガラスを流し出し、板状に成形後冷却する。得られたガラス板を研磨加工して１００ｍｍ×２０ｍｍ×２ｍｍの試料を得る。
次に、得られたガラス板を転移点温度Ｔｇ＋５０℃まで加熱し、この温度で１分間保持した後、降温速度５０℃／分で室温まで冷却する。その後、ガラス板の表面に圧痕を長辺方向に２箇所、間隔Ａ（Ａ＝９０ｍｍ）で打つ。
次にガラス板を３００℃まで昇温速度１００℃／時（＝１．６℃／分）で加熱し、３００℃で１時間保持した後、降温速度１００℃／時で室温まで冷却する。そして、再度、圧痕間距離を測定し、その距離をＢとする。このようにして得たＡ、Ｂから下記式を用いてコンパクション（Ｃ）を算出する。なお、Ａ、Ｂは光学顕微鏡を用いて測定する。
Ｃ[ppm]＝（Ａ−Ｂ）／Ａ×１０６
本発明のディスプレイパネル用ガラス板において、上記組成に限定する理由は以下の通りである。
ＳｉＯ2：ガラスの骨格を形成する成分で、５０．０質量％（以下単に％と記載する）未満ではガラスの耐熱性および化学的耐久性が低下し、熱膨張係数が増大するおそれがある。しかし、７３．０％超ではガラスの高温粘度が上昇し、溶融性が悪化する問題が生じるおそれがある。
また、密度が２．４６ｇ／ｃｍ３以下である第１態様とするためには、ＳｉＯ2の含有率は６５．０〜７３．０％が好ましく、６６．０〜７２．０％であることがより好ましく、６７．０〜７１．０％であることがさらに好ましい。
また、５０〜３５０℃の平均熱膨張係数が８３×１０-7／℃以下である第２態様とするためには、ＳｉＯ2の含有率は５０．０〜６５．０％が好ましく、５４．０〜６４．０％であることがより好ましく、５７．０〜６４．０％であることがさらに好ましい。
Ａｌ2Ｏ3：ガラス転移点を上げ、耐熱性及び化学的耐久性を向上し、ヤング率を上げる。その含有量が６．０％未満だとガラス転移点が低下するおそれがある。しかし、２０．０％超では、ガラスの高温粘度が上昇し、溶融性が悪くなるおそれがある。また、失透温度が上昇し、成形性が悪くなるおそれがある。
また、密度が２．４６ｇ／ｃｍ３以下である第１態様とするためには、Ａｌ2Ｏ3の含有率は６．０〜１５．０％が好ましく、７．０〜１２．０％であることがより好ましく、８．０〜１０．０％であることがさらに好ましい。
また、５０〜３５０℃の平均熱膨張係数が８３×１０-7／℃以下である第２態様とするためには、Ａｌ2Ｏ3の含有率は１５．０〜２０．０％が好ましく、１６．０〜２０．０％であることがより好ましく、１７．０〜１９．０％であることがさらに好ましい。
Ｂ2Ｏ3：本発明のディスプレイパネル用ガラス板は、Ｂ2Ｏ3含有率が２％以下と低い。そのためガラス板製造時にガラスを溶融する際の、溶解工程、清澄工程および成形工程での、特に溶解工程および清澄工程での、Ｂ2Ｏ3の揮散量が少なく、製造されるガラス基板が均質性および平坦性に優れる。その結果、高度の平坦性が要求されるＴＦＴパネル用のガラス板として使用する場合に、従来のディスプレイパネル用ガラス板に比べて、ガラス板の研磨量を少なくすることができる。
また、Ｂ2Ｏ3の揮散による環境負荷を考慮しても、Ｂ2Ｏ3の含有率はより低いことが好ましい。
また、密度が２．４６ｇ／ｃｍ３以下である第１態様とするためには、Ｂ2Ｏ3の含有率は０〜１．０％が好ましく、０〜０．５％であることがより好ましく、実質的に含有しないことがさらに好ましい。
また、５０〜３５０℃の平均熱膨張係数が８３×１０-7／℃以下である第２態様とするためには、Ｂ2Ｏ3の含有率は０〜１．０％が好ましく、０〜０．５％であることがより好ましく、実質的に含有しないことがさらに好ましい。
なお、本発明において「実質的に含有しない」と言った場合、原料等から混入する不可避的不純物以外には含有しないこと、すなわち、意図的に含有させないことを意味する。
ＭｇＯ：ガラスの溶解時の粘性を下げ、溶解を促進する効果があるので含有させるが、４．２％未満だとガラスの高温粘度が上昇し溶融性が悪化するおそれがある。しかし、９．０％超では、熱膨張係数およびコンパクション（Ｃ）が増大するおそれがある。
また、密度が２．４６ｇ／ｃｍ３以下である第１態様とするためには、ＭｇＯの含有率は５．０〜９．０％が好ましく、５．０〜８．０％であることがより好ましく、６．０〜８．０％であることがさらに好ましい。
また、５０〜３５０℃の平均熱膨張係数が８３×１０-7／℃以下である第２態様とするためには、ＭｇＯの含有率は４．２〜８．０％が好ましく、４．２〜７．０％であることがより好ましく、４．２〜６．５％であることがさらに好ましい。
ＣａＯ：ガラスの溶解時の粘性を下げ、溶解を促進する効果があるので含有させることができる。しかし、６．０％超ではガラスの熱膨張係数およびコンパクション（Ｃ）が増大するおそれがある。
また、密度が２．４６ｇ／ｃｍ３以下である第１態様とするためには、ＣａＯの含有率は０％以上２．０％未満が好ましく、０〜１．０％であることがより好ましく、実質的に含有しないことがさらに好ましい。
また、５０〜３５０℃の平均熱膨張係数が８３×１０-7／℃以下である第２態様とするためには、ＣａＯの含有率は２．０〜６．０％が好ましく、３．０〜５．０％であることがより好ましく、４．０〜５．０％であることがさらに好ましい。
ＳｒＯ：ガラスの溶解時の粘性を下げ、溶解を促進する効果があるので含有させることができる。しかし、２％超含有するとガラス板の熱膨張係数およびコンパクション（Ｃ）が増大するおそれがある。
また、密度が２．４６ｇ／ｃｍ３以下である第１態様とするためには、ＳｒＯの含有率は０〜１．０％が好ましく、０〜０．５％であることがより好ましく、実質的に含有しないことがさらに好ましい。
また、５０〜３５０℃の平均熱膨張係数が８３×１０-7／℃以下である第２態様とするためには、ＳｒＯの含有率は０〜１．０％が好ましく、０〜０．５％であることがより好ましく、実質的に含有しないことがさらに好ましい。
ＢａＯ：ガラスの溶解時の粘性を下げ、溶解を促進する効果があるので含有させることができる。しかし、２％超含有するとガラス板の熱膨張係数およびコンパクション（Ｃ）が大きくなるおそれがある。
また、密度が２．４６ｇ／ｃｍ３以下である第１態様とするためには、ＢａＯの含有率は０〜１．０％が好ましく、０〜０．５％であることがより好ましく、実質的に含有しないことがさらに好ましい。
また、５０〜３５０℃の平均熱膨張係数が８３×１０-7／℃以下である第２態様とするためには、ＢａＯの含有率は０〜１．０％が好ましく、０〜０．５％であることがより好ましく、実質的に含有しないことがさらに好ましい。
ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯは、ガラスの溶解温度での粘性を下げ、溶解しやすくするため、合量で６．５％以上含有する。しかし、合量で１１．３％超ではガラスの熱膨張係数およびコンパクション（Ｃ）が増大するおそれがある。
また、密度が２．４６ｇ／ｃｍ３以下である第１態様とするためには、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの含有率の合計は６．５〜１０．０％が好ましく、６．５〜９．０％であることがより好ましく、７．０〜８．０％であることがさらに好ましい。
また、５０〜３５０℃の平均熱膨張係数が８３×１０-7／℃以下である第２態様とするためには、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの含有率の合計は６．５〜１１．０％が好ましく、７．０〜１１．０％であることがより好ましく、８．０〜１０．０％であることがさらに好ましい。
Ｌｉ2Ｏ：ガラス溶解温度での粘性を下げ、溶解しやすくするため含有させることができる。しかし、２％超含有するとガラス転移点の低下をもたらすおそれがある。
また、密度が２．４６ｇ／ｃｍ３以下である第１態様とするためには、Ｌｉ2Ｏの含有率は０〜１．０％が好ましく、０〜０．５％であることがより好ましく、実質的に含有しないことがさらに好ましい。
また、５０〜３５０℃の平均熱膨張係数が８３×１０-7／℃以下である第２態様とするためには、Ｌｉ2Ｏの含有率は０〜１．０％が好ましく、０〜０．５％であることがより好ましく、実質的に含有しないことがさらに好ましい。
Ｎａ2Ｏ：ガラス溶解温度での粘性を下げ、溶解しやすくする効果があるので２．０％以上含有させる。しかし、１８．０％超では、熱膨張係数が大きくなるおそれがある。
また、密度が２．４６ｇ／ｃｍ３以下である第１態様とするためには、Ｎａ2Ｏの含有率は３．０〜１７．０％が好ましく、５．０〜１６．０％であることがより好ましく、５．０〜１５．５％であることがさらに好ましい。
また、５０〜３５０℃の平均熱膨張係数が８３×１０-7／℃以下である第２態様とするためには、Ｎａ2Ｏの含有率は２．０〜１２．０％が好ましく、２．５〜１１．５％であることがより好ましく、２．５〜５．０％であることがさらに好ましい。
Ｋ2Ｏ：Ｎａ2Ｏと同様の効果があるため、０〜１３．０％含有させる。しかし、１３．０％超では熱膨張係数が大きくなるおそれがある。
また、密度が２．４６ｇ／ｃｍ３以下である第１態様とするためには、Ｋ2Ｏの含有率は０〜１２．０％が好ましく、０〜８．０％であることがより好ましく、０〜３．０％であることがさらに好ましい。
また、５０〜３５０℃の平均熱膨張係数が８３×１０-7／℃以下である第２態様とするためには、Ｋ2Ｏの含有率は０〜１２．０％が好ましく、０〜１１．０％であることがより好ましく、５〜１１．０％であることがさらに好ましい。
Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2ＯおよびＫ2Ｏ：ガラス溶解温度での粘性を十分に下げるために、Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2ＯおよびＫ2Ｏを合量で８．０％以上含有させる。しかし、合量で１８．０％超では、熱膨張係数が大きくなるおそれがある。
また、密度が２．４６ｇ／ｃｍ３以下である第１態様とするためには、Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2ＯおよびＫ2Ｏの含有率の合計は１０．０〜１８．０％が好ましく、１０．０〜１７．０％であることがより好ましく、１３．０〜１７．０％であることがさらに好ましい。
また、５０〜３５０℃の平均熱膨張係数が８３×１０-7／℃以下である第２態様とするためには、Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2ＯおよびＫ2Ｏの含有率の合計は８．０〜１７．０％が好ましく、８．０〜１５．０％であることがより好ましく、１０．０〜１５．０％であることがさらに好ましい。
本発明のディスプレイパネル用ガラス板は、上記母組成以外に、ガラス基板に悪影響を及ぼさない範囲で他の成分を含有してもよい。具体的には、ガラスの溶解性、清澄性を改善するため、ガラス中にＳＯ3、Ｆ、Ｃｌ、ＳｎＯ2を合量で２％以下含有するように、これらの原料を母組成原料に添加してもよい。
また、ガラスの化学的耐久性向上のため、ガラス中にＺｒＯ2、Ｙ2Ｏ3、Ｌａ2Ｏ3、ＴｉＯ2、ＳｎＯ2を合量で５％以下含有させてもよい。これらのうちＹ2Ｏ3、Ｌａ2Ｏ3及びＴｉＯ2は、ガラスのヤング率向上にも寄与する。
また、ガラスの色調を調整するため、ガラス中にＦｅ2Ｏ3、ＣｅＯ2等の着色剤を含有してもよい。このような着色剤の含有量は、合量で１質量％以下が好ましい。
また、本発明のディスプレイパネル用ガラス板は、環境負荷を考慮すると、Ａｓ2Ｏ3、Ｓｂ2Ｏ3を実質的に含有しないことが好ましい。また、安定してフロート成形することを考慮すると、ＺｎＯを実質的に含有しないことが好ましい。
本発明のディスプレイパネル用ガラス板はコンパクション（Ｃ）が２０ｐｐｍ以下である。また、好ましくは１５ｐｐｍ以下であり、より好ましくは１０ｐｐｍ以下である。
また、Ｂ2Ｏ3含有率が低いので、ガラス製造時におけるＢ2Ｏ3の揮散が少ないことから、ガラス板の均質性に優れ、平坦性に優れており、成形後のガラス板表面の研磨が少なくてすみ、生産性に優れている。
また、アルカリ成分を含有しているため、原料を溶融しやすく製造が容易である。また、清澄剤にＳＯ３を用いるときは、清澄剤効果に優れ、泡品質に優れる。
また、ＴＦＴパネル用のガラス基板として好適であるが、他のディスプレイ用基板、例えば、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、無機エレクトロ・ルミネッセンス・ディスプレイなどに使用することができる。例えば、ＰＤＰ用のガラス板として使用した場合、従来のＰＤＰ用のガラス板にくらべて熱膨張係数が小さいため、熱処理工程におけるガラスの割れを抑制することができる。
なお、ディスプレイパネル以外の用途にも用いることができる。例えば、太陽電池基板用ガラス板としても用いることもできる。
本発明のディスプレイパネル用ガラス板は密度が低い。概ね２．５１ｇ／ｃｍ3以下程度とすることができる。後述する本発明の好ましい態様である第１態様とすることで、２．４６ｇ／ｃｍ3以下とすることもできる。
本発明のディスプレイパネル用ガラス板は、５０〜３５０℃の平均熱膨張係数を概ね８６×１０-7／℃以下程度とすることができる。後述する本発明の好ましい態様である第２態様とすることで、８３×１０-7／℃以下とすることもできる。
本発明のディスプレイパネル用ガラス板の好ましい態様である第１態様および第２態様は次の通りである。
＜第１態様＞
酸化物基準の質量％表示で、ガラス母組成として、
ＳｉＯ2 ６５．０〜７３．０、
Ａｌ2Ｏ3 ６．０〜１５．０、
Ｂ2Ｏ3 ０〜１．０、
ＭｇＯ ５．０〜９．０、
ＣａＯ ０以上２．０未満、
ＳｒＯ ０〜１．０、
ＢａＯ ０〜１．０、
ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ ６．５〜１０．０
Ｌｉ2Ｏ ０〜１．０、
Ｎａ2Ｏ ３．０〜１７．０、
Ｋ2Ｏ ０〜１２．０、
Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ １０．０〜１８．０、
からなり、熱収縮率（Ｃ）が２０ｐｐｍ以下であり、密度が２．４６ｇ／ｃｍ3以下であるディスプレイパネル用ガラス板である。
密度は２．４４ｇ／ｃｍ3以下であることが好ましく、２．４２ｇ／ｃｍ3以下であることがより好ましい。
このようなガラス母組成を有する本発明のディスプレイパネル用ガラス板の第１態様は、密度が２．４６ｇ／ｃｍ3以下と低いため、特に軽量化や搬送時の割れ低減の面で好ましい。
＜第２態様＞
酸化物基準の質量％表示で、ガラス母組成として、
ＳｉＯ2 ５０．０〜６５．０、
Ａｌ2Ｏ3 １５．０〜２０．０、
Ｂ2Ｏ3 ０〜１．０、
ＭｇＯ ４．２〜８．０、
ＣａＯ ２〜６．０、
ＳｒＯ ０〜１．０、
ＢａＯ ０〜１．０、
ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ ６．５〜１１．０
Ｌｉ2Ｏ ０〜１．０、
Ｎａ2Ｏ ２．０〜１２．０、
Ｋ2Ｏ ０〜１２．０、
Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ ８．０〜１７．０、
からなり、熱収縮率（Ｃ）が２０ｐｐｍ以下であり、５０〜３５０℃の平均熱膨張係数が８３×１０-7／℃以下であるディスプレイパネル用ガラス板である。
この平均熱膨張係数は７５×１０-7／℃以下であることが好ましく、７０×１０-7／℃以下であることがより好ましく、６０×１０-7／℃以下であることがさらに好ましい。また、５０×１０-7／℃以上であると好ましい。
このようなガラス母組成を有する本発明のディスプレイパネル用ガラス板の第２態様は、５０〜３５０℃の平均熱膨張係数が８３×１０-7／℃以下であるため、パネルの製造工程での寸法変化が少なく、パネル使用時の熱応力による表示品質への影響が少ないことから、表示品質面で好ましい。
なお、ＴＦＴパネル製造時に実施される熱処理工程での基板寸法変化許容量は、ＴＦＴパネルのサイズによって異なるので、ディスプレイパネル用ガラス板の平均熱膨張係数は、ＴＦＴパネルのサイズ（例えば一辺が２ｍ以上）に応じて適宜選択することができる。
本発明のディスプレイパネル用ガラス板の製造方法について説明する。
本発明のディスプレイパネル用ガラス板を製造する場合、従来のディスプレイパネル用ガラス板を製造する際と同様に、溶解・清澄工程および成形工程を実施する。なお、本発明のディスプレイパネル用ガラス板は、アルカリ金属酸化物（Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ）を含有するアルカリガラス基板であるため、清澄剤としてＳＯ3を効果的に用いることができ、成形方法としてフロート法に適している。
ディスプレイパネル用のガラス板の製造工程において、ガラスを板状に成形する方法としては、近年の液晶テレビなどの大型化に伴い、大面積のガラス板を容易に、安定して成形できるフロート法を用いることが好ましい。
本発明のディスプレイパネル用ガラス板の製造方法の好ましい態様について説明する。
初めに、原料を溶解して得た溶融ガラスを板状に成形する。例えば、得られるガラス板の組成となるように原料を調製し、前記原料を溶解炉に連続的に投入し、１４５０〜１６５０℃程度に加熱して溶融ガラスを得る。そしてこの溶融ガラスを例えばフロート法を適用してリボン状のガラス板に成形する。
次に、リボン状のガラス板をフロート成形炉から引出した後に、冷却手段によって室温状態まで冷却し、切断後、ディスプレイパネル用ガラス板を得る。ここで冷却手段は、前記フロート成形炉から引出されたリボン状のガラス板の表面温度をＴＨ（℃）、室温をＴＬ（℃）とし、さらに前記リボン状ガラス板の表面温度がＴＨからＴＬに冷却されるまでの時間をｔ（分）とした場合に、（ＴＨ−ＴＬ）／ｔで示される平均冷却速度を１０〜３００℃／分とする冷却手段である。具体的な冷却手段は特に限定されず、従来公知の冷却方法であってよい。例えば温度勾配を持った加熱炉を用いる方法が挙げられる。
ＴＨは、ガラス転移点温度Ｔｇ＋２０℃、具体的には５４０〜７３０℃が好ましい。
前記平均冷却速度は１５〜１５０℃／分であることが好ましく、２０〜８０℃／分であることがより好ましく、４０〜６０℃／分であることがさらに好ましい。上記のガラス板製造方法により、コンパクション（Ｃ）が２０ｐｐｍ以下のガラス板が容易に得られる。
次に、本発明のディスプレイパネル用ガラス板の表面に、アレイ基板におけるゲート絶縁膜を成膜する成膜工程を具備するＴＦＴパネルの製造方法について説明する。
本発明のＴＦＴパネルの製造方法は、本発明のディスプレイパネル用ガラス板の表面の成膜領域を１５０〜３００℃の範囲内の温度（以下、成膜温度という）まで昇温した後、前記成膜温度で５〜６０分間保持して、前記成膜領域に前記アレイ基板ゲート絶縁膜を成膜する成膜工程を具備するものであれば特に限定されない。ここで成膜温度は１５０〜２５０℃であることが好ましく、１５０〜２３０℃であることがより好ましく、１５０〜２００℃であることがさらに好ましい。また、この成膜温度に保持する時間は５〜３０分間であることが好ましく、５〜２０分間であることがより好ましく、５〜１５分間であることがさらに好ましい。
ゲート絶縁膜の成膜は上記のような成膜温度および保持時間の範囲内で行われるので、この間にガラス板が熱収縮する。なお、一度ガラス板が熱収縮した後は、その後の冷却条件（冷却速度等）によっては、上記の熱収縮の結果に大きな影響を及ぼさない。本発明のディスプレイパネル用ガラスはコンパクション（Ｃ）が小さいので、ガラス板の前記熱収縮が小さく、成膜パターンのずれが生じ難い。
成膜工程における成膜は、例えば従来公知のＣＶＤ法によって達成することができる。
本発明のＴＦＴパネルの製造方法では、公知の方法によってアレイ基板を得ることができる。そして、該アレイ基板を用いて以下のような公知の工程によりＴＦＴパネルを製造することができる。
すなわち、前記アレイ基板、カラーフィルタ基板各々に配向膜を形成し、ラビングを行う配向処理工程、ＴＦＴアレイ基板とカラーフィルタ基板を所定のギャップを保持して高精度で貼り合せる貼り合せ工程、基板よりセルを所定サイズに分断する分断工程、分断されたセルに液晶を注入する注入工程、セルに偏光板を貼り付ける偏光板貼り付け工程からなる一連の工程によりＴＦＴパネルを製造することができる。
以下、実施例及び製造例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれら実施例及び製造例に限定されない。
本発明のディスプレイパネル用ガラス板の実施例（例１〜１３）及び比較例（例１４〜１６）を示す。
表１に質量％で表示した組成になるように各成分の原料を調合し、該組成の原料１００質量部に対し、硫酸塩をＳＯ３換算で０．１質量部添加し、白金坩堝を用いて１６００℃の温度で３時間加熱し溶融した。溶融にあたっては、白金スターラーを挿入し１時間攪拌しガラスの均質化を行った。次いで溶融ガラスを流し出し、板状に成形後冷却した。
こうして得られたガラスの密度、平均熱膨張係数（単位：×１０-7／℃）、転移点温度Ｔｇ（単位：℃）、溶解の基準温度として、ガラスの粘度が１０2ｄＰａ・ｓとなる温度Ｔ2（単位：℃）、および成形の基準温度としてガラス粘度が１０4ｄＰａ・ｓとなる温度Ｔ4（単位：℃）、ならびにコンパクション（Ｃ）を測定し、表１に示した。以下に各物性の測定方法を示す。
密度：泡を含まない約２０ｇのガラス塊をアルキメデス法によって測定した。
５０〜３５０℃の平均熱膨張係数：示差熱膨張計（ＴＭＡ）を用いて測定し、ＪＩＳ Ｒ３１０２（１９９５年度）より求めた。
Ｔｇ：ＴｇはＴＭＡを用いて測定した値であり、ＪＩＳ Ｒ３１０３−３（２００１年度）により求めた。
粘度：回転粘度計を用いて粘度を測定し、粘度が１０2ｄＰａ・ｓとなるときの温度Ｔ2と、１０4ｄＰａ・ｓとなるときの温度Ｔ4を測定した。
コンパクション（Ｃ）：前述のコンパクション（Ｃ）の測定方法により測定した。
なお、表中のかっこ書きした値は、計算により求めたものである。
ガラス中のＳＯ３残存量は１００〜５００ｐｐｍであった。
Figure 2009131053
表１より明らかなように、実施例（例１〜１３）のガラスは、コンパクション（Ｃ）が２０ｐｐｍ以下であるため、ＴＦＴパネル用のガラス板として使用した場合に、ＴＦＴパネル製造工程における低温での熱収縮において、ガラス板の熱収縮を抑制することができる。
また、本発明のディスプレイパネル用ガラスの好ましい第１態様に相当する例１〜３のガラスは、密度が２．４６ｇ／ｃｍ3以下であるので、軽量なＴＦＴパネル用のガラス板として好適に用いることができる。
また、本発明のディスプレイパネル用ガラスの好ましい第２態様に相当する例４〜１３のガラスは、５０〜３５０℃の平均熱膨張係数が８３×１０-7／℃以下であるため、ＴＦＴパネル用のガラス板として使用した場合に、ＴＦＴパネル製造工程での寸法変化を抑制することができる。
一方、比較例（例１４〜１６）はコンパクション（Ｃ）が２６ｐｐｍ以上と大きいため、ＴＦＴパネル製造工程における低温での熱収縮に影響を及ぼす可能性がある。
本発明のディスプレイパネル用ガラス板の製造例を示す。
表１の組成になるように各成分の原料を調合し、該原料を連続的に溶融炉に投入し、１５５０〜１６５０℃の温度で溶解する。そして、フロート法にて連続的にリボン状ガラス板に成形し、ガラス板表面温度が転移点温度Ｔｇ＋２０℃でフロート炉から引出し、冷却炉によって平均冷却速度４０〜６０℃／分で、ガラス板の表面温度が室温（ＴＬ＝２５℃）となるまで冷却する。その後、所定の寸法（一辺が２ｍ以上）に切断する。コンパクション（Ｃ）が２０ｐｐｍ以下である本発明のディスプレイパネル用ガラス板が得られる。
本発明のガラスの溶解工程において、清澄剤としてＳＯ３を用いた場合には、清澄効果に優れ、泡の少ないガラスが得られる。また、Ｂ２Ｏ３が２％以下であることから平坦性に優れたガラスが得られる。
本発明のディスプレイパネル用ガラス板は、特に大型（一辺が２ｍ以上）のＴＦＴパネル用ガラス基板として好適に用いることができる。
本発明のＴＦＴパネルの製造例を示す。
アレイ基板の製造工程において、本発明のディスプレイパネル用ガラス板を洗浄後、ゲート電極、配線パターンを形成する。
次に、ガラス板を成膜温度２５０℃で１５分保持して、ＣＶＤ法によってゲート絶縁膜を成膜する。
次に、ａ−Ｓｉ膜を成膜し、チャネル保護膜を成膜し、パターニングしてパターンを形成する。
次に、Ｎ＋型ａ−Ｓｉ膜、画素電極、およびコンタクトパターンを形成する。
次に、ソース・ドレイン電極を形成し、次に保護膜を成膜してＴＦＴアレイ基板を得る。その後、以下のような公知の工程を用いてＴＦＴパネルを得る。
すなわち、前記アレイ基板、カラーフィルタ基板各々に配向膜を形成し、ラビングを行う配向処理工程、ＴＦＴアレイ基板とカラーフィルタ基板を所定のギャップを保持して高精度で貼り合せる工程、基板よりセルを所定サイズに分断する分断工程、分断されたセルに液晶を注入する注入工程、およびセルに偏光板を貼り付ける偏光板貼り付け工程からなる一連の工程によりＴＦＴパネルを製造することができる。
本発明のディスプレイパネル用ガラス板はコンパクション（Ｃ）が２０ｐｐｍ以下であるため、このようなＴＦＴパネルの製造方法に供しても熱収縮は小さく、成膜パターンのずれが生じ難い。
本発明のディスプレイパネル用ガラス板は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）パネル用のガラス基板として好適であるが、他のディスプレイ用基板、例えば、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、無機エレクトロ・ルミネッセンス・ディスプレイなどに使用することができる。

なお、２００８年４月２１日に出願された日本特許出願２００８−１１０１６１号の明細書、特許請求の範囲、及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。

Claims (5)

  1. 酸化物基準の質量％表示で、ガラス母組成として、
    ＳｉＯ2 ５０．０〜７３．０、
    Ａｌ2Ｏ3 ６．０〜２０．０、
    Ｂ2Ｏ3 ０〜２．０、
    ＭｇＯ ４．２〜９．０、
    ＣａＯ ０〜６．０、
    ＳｒＯ ０〜２．０、
    ＢａＯ ０〜２．０、
    ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ ６．５〜１１．３、
    Ｌｉ2Ｏ ０〜２．０、
    Ｎａ2Ｏ ２．０〜１８．０、
    Ｋ2Ｏ ０〜１３．０、
    Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ ８．０〜１８．０、
    からなり、熱収縮率（Ｃ）が２０ｐｐｍ以下である、ディスプレイパネル用ガラス板。
  2. 酸化物基準の質量％表示で、ガラス母組成として、
    ＳｉＯ2 ６５．０〜７３．０、
    Ａｌ2Ｏ3 ６．０〜１５．０、
    Ｂ2Ｏ3 ０〜１．０、
    ＭｇＯ ５．０〜９．０、
    ＣａＯ ０以上２．０未満、
    ＳｒＯ ０〜１．０、
    ＢａＯ ０〜１．０、
    ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ ６．５〜１０．０
    Ｌｉ2Ｏ ０〜１．０、
    Ｎａ2Ｏ ３．０〜１７．０、
    Ｋ2Ｏ ０〜１２．０、
    Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ １０．０〜１８．０、
    からなり、熱収縮率（Ｃ）が２０ｐｐｍ以下であり、密度が２．４６ｇ／ｃｍ3以下である、ディスプレイパネル用ガラス板。
  3. 酸化物基準の質量％表示で、ガラス母組成として、
    ＳｉＯ2 ５０．０〜６５．０、
    Ａｌ2Ｏ3 １５．０〜２０．０、
    Ｂ2Ｏ3 ０〜１．０、
    ＭｇＯ ４．２〜８．０、
    ＣａＯ ２〜６．０、
    ＳｒＯ ０〜１．０、
    ＢａＯ ０〜１．０、
    ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ ６．５〜１１．０
    Ｌｉ2Ｏ ０〜１．０、
    Ｎａ2Ｏ ２．０〜１２．０、
    Ｋ2Ｏ ０〜１２．０、
    Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ ８．０〜１７．０、
    からなり、熱収縮率（Ｃ）が２０ｐｐｍ以下であり、５０〜３５０℃の平均熱膨張係数が８３×１０-7／℃以下である、ディスプレイパネル用ガラス板。
  4. 原料を溶解して得た溶融ガラスをフロート成形炉にてリボン状のガラス板に成形した後に、冷却手段によって冷却し、室温状態にある請求項１〜３のいずれかに記載のディスプレイパネル用ガラス板を得る、ディスプレイパネル用ガラス板の製造方法であって、
    前記フロート成形炉から引出されるガラス板の表面温度をＴＨ（℃）、室温をＴＬ（℃）とし、さらに前記ガラス板が前記冷却手段によって冷却されて、その表面温度がＴＨからＴＬに達するまでの時間をｔ（分）とした場合に、前記冷却手段が、（ＴＨ−ＴＬ）／ｔで示される平均冷却速度を１０〜３００℃／分とする冷却手段である、ディスプレイパネル用ガラス板の製造方法。
  5. ディスプレイパネル用ガラス板の表面にアレイ基板ゲート絶縁膜を成膜する成膜工程を具備し、該アレイ基板とカラーフィルタ基板とを貼り合せる貼り合せ工程を具備するＴＦＴパネルの製造方法であって、
    前記成膜工程が、請求項１〜３のいずれかに記載のディスプレイパネル用ガラス板の表面の成膜領域を、１５０〜３００℃の範囲内の成膜温度まで昇温した後、前記成膜温度で５〜６０分間保持して、前記成膜領域に前記ゲート絶縁膜を成膜する工程である、ＴＦＴパネルの製造方法。
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