JP7478340B2 - 無アルカリガラス板 - Google Patents

Description

本発明は、無アルカリガラス板に関し、特に液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等のフラットパネルディスプレイにおいて、ＴＦＴ回路を形成するための基板又はＴＦＴ回路を形成するための樹脂基板を保持するキャリアガラスに好適な無アルカリガラス板に関する。

液晶パネルや有機ＥＬパネルは、周知の通り、駆動制御のために薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を備えている。

ディスプレイを駆動する薄膜トランジスタには、アモルファスシリコン、低温ポリシリコン、高温ポリシリコン等が知られている。近年、大型液晶ディスプレイ、スマートフォン、タブレットＰＣ等の普及に伴い、ディスプレイの高解像度化のニーズが高まっている。低温ポリシリコンＴＦＴは、このニーズを満たし得るが、５００～６００℃の高温成膜プロセスを経ることになる。しかし、従来のガラス板は、高温成膜プロセスの前後で熱収縮が大きくなるため、薄膜トランジスタのパターンずれを惹起してしまう。よって、ディスプレイの高解像度化には、低熱収縮のガラス板が求められる。近年では、ディスプレイの更なる高精細化が検討されており、その場合、ガラス板を更に低熱収縮化する必要がある。

特許第５７６９６１７号公報

ガラス板の熱収縮を低下させる方法として、主に二つの方法が挙げられる。一つ目の方法は、予め成膜プロセスの熱処理温度付近において、ガラス板を保持して、徐冷する方法である。この方法では、徐冷時にガラスが構造緩和して収縮するため、後の高温成膜プロセスでの熱収縮量を抑制することができる。しかし、この方法は、製造工程数や製造時間の増加を招くため、ガラス板の製造コストが高騰してしまう。

二つ目の方法は、ガラス板の歪点を高める方法である。オーバーフローダウンドロー法は、一般的に、比較的短時間で溶融温度から成形温度へ冷却される。この影響で、ガラス板の仮想温度が高くなり、ガラス板の熱収縮が大きくなる。そこで、ガラス板の歪点を高めると、成膜プロセスの熱処理温度におけるガラス板の粘度が大きくなり、構造緩和が進み難くなる。結果として、ガラス板の熱収縮を抑制することができる。そして、成膜プロセスの熱処理温度が高い程、熱収縮の低減に対して、高歪点化の効果が大きくなる。よって、低温ポリシリコンＴＦＴの場合、ガラス板をできるだけ高歪点化することが望ましい。

例えば、特許文献１には、ガラス組成中のＢ_２Ｏ_３の含有量を低減して、ガラス板を高歪点化することが開示されている。更に、特許文献１には、ガラス組成中Ｙ_２Ｏ_３及び／又はＬａ_２Ｏ_３を導入して、低Ｂ_２Ｏ_３量に伴う耐失透性の低下を回避することが開示されている。しかし、Ｙ_２Ｏ_３及びＬａ_２Ｏ_３は、希土類元素であるため、原料コストが高く、ガラス板の製造コストを高騰させる。

本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、その技術的課題は、歪点が高く、製造コストを低廉化し得る無アルカリガラス板を提供することである。

本発明者等は、鋭意検討の結果、各成分の含有量を厳密に規制すると共に、歪点を所定値以上に規制することにより、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。すなわち、本発明の無アルカリガラス板は、ガラス組成として、モル％で、ＳｉＯ_２ ６０～７４％、Ａｌ_２Ｏ_３ ６～２０％、Ｂ_２Ｏ_３ ０～９％、ＭｇＯ １～１３％、ＣａＯ １～１３％、ＳｒＯ ０～７％、ＢａＯ ０～８％、Ｙ_２Ｏ_３＋Ｌａ_２Ｏ_３ ０～１．０％未満を含有し、実質的にアルカリ金属酸化物を含有せず、歪点が６５０℃以上であることを特徴とする。ここで、「Ｙ_２Ｏ_３＋Ｌａ_２Ｏ_３」は、Ｙ_２Ｏ_３とＬａ_２Ｏ_３の合量を指す。「実質的にアルカリ金属酸化物を含有せず」とは、ガラス組成中のアルカリ金属酸化物（Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ）の含有量が０．５モル％未満（望ましくは０．１モル％未満）の場合を指す。「歪点」は、ＡＳＴＭ Ｃ３３６の方法に基づいて測定した値を指す。

また、本発明の無アルカリガラス板は、ＳｒＯ＋ＢａＯの含有量が０～３モル％であることが好ましい。ここで、「ＳｒＯ＋ＢａＯ」は、ＳｒＯとＢａＯの合量を指す。

また、本発明の無アルカリガラス板は、歪点が７００℃以上であることが好ましい。

また、本発明の無アルカリガラス板は、ヤング率が７９ＧＰａ以上であることが好ましい。ここで、「ヤング率」は、曲げ共振法により測定可能である。

また、本発明の無アルカリガラス板は、熱膨張係数が３０×１０^‐７～４５×１０^‐７／℃であることが好ましい。このようにすれば、高温成膜プロセスでの温度ムラによって、ガラス板に局所的な寸法変化が生じる事態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板は、高温粘度１０^２．５ｄＰａ・ｓにおける温度が１６００℃以下であることが好ましい。このようにすれば、溶融コストを低廉化することができる。

本発明の無アルカリガラス板は、ガラス組成として、モル％で、ＳｉＯ_２ ６０～７４％、Ａｌ_２Ｏ_３ ６～２０％、Ｂ_２Ｏ_３ ０～９％、ＭｇＯ １～１３％、ＣａＯ １～１３％、ＳｒＯ ０～７％、ＢａＯ ０～８％、Ｙ_２Ｏ_３＋Ｌａ_２Ｏ_３ ０～１．０％未満を含有し、実質的にアルカリ金属酸化物を含有しないことを特徴とする。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、特段の断りがある場合を除き、％表示はモル％を表す。

ＳｉＯ_２は、ガラス骨格を形成する成分であり、歪点を高める成分である。よって、ＳｉＯ_２の含有量は、好ましくは６０％以上、６２％以上、６４％以上、特に６６％以上である。一方、ＳｉＯ_２の含有量が多過ぎると、高温粘度が高くなり、溶融性が低下し易くなる。よって、ＳｉＯ_２の含有量は、好ましくは７４％以下、７２％以下、７０％以下、特に６８％以下である。

Ａｌ_２Ｏ_３は、ガラス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、更に分相を抑制する成分である。よって、Ａｌ_２Ｏ_３の含有量は、好ましくは６％以上、８％以上、１０％以上、特に１２％以上である。一方、Ａｌ_２Ｏ_３の含有量が多過ぎると、高温粘度が高くなり、溶融性が低下し易くなる。よって、Ａｌ_２Ｏ_３の含有量は、好ましくは２０％以下、１８％以下、１６％以下、特に１４％以下である。

Ｂ_２Ｏ_３は、任意成分であるが、溶融性を顕著に高める成分である。よって、Ｂ_２Ｏ_３の含有量は、好ましくは０％以上、０．０１％以上、０．１％以上、０．２％以上、０．３％以上、０．４％以上、特に０．５％以上である。一方、Ｂ_２Ｏ_３の含有量が多過ぎると、歪点が大幅に低下したり、β－ＯＨ値が大幅に増加する。詳細は後述するが、β－ＯＨ値が多くなると、歪点以下の温度域での熱収縮が大きくなる。よって、Ｂ_２Ｏ_３の含有量は、好ましくは９％以下、７％以下、５％以下、特に４％以下である。

モル比ＳｉＯ_２／Ｂ_２Ｏ_３は、好ましくは５０以下、４０以下、３０以下、２５以下、特に２０以下が好ましい。モル比ＳｉＯ_２／Ｂ_２Ｏ_３が大き過ぎると、高歪点と高溶融性を両立することが困難になる。なお、「ＳｉＯ_２／Ｂ_２Ｏ_３」は、ＳｉＯ_２の含有量をＢ_２Ｏ_３の含有量で除した値を指す。

ＭｇＯは、高温粘性を下げて、溶融性を高める成分であり、また他の成分とのバランスにより耐失透性を高める成分である。更に機械的特性の観点ではヤング率を顕著に高める成分である。よって、ＭｇＯの含有量は、好ましくは１％以上、３％以上、５％以上、６％以上、特に７％以上である。一方、ＭｇＯの含有量が多過ぎると、歪点が低下し易くなったり、他の成分とのバランスが崩れて失透傾向が強くなったりする。よって、ＭｇＯの含有量は、好ましくは１５％以下、１３％以下、１０％以下、特に８％以下である。

ＣａＯは、高温粘性を下げて、溶融性を高める成分であり、また他の成分とのバランスにより耐失透性を高める成分である。よって、ＣａＯの含有量は、好ましくは１％以上、３％以上、特に５％以上である。一方、ＣａＯの含有量が多過ぎると、歪点が低下し易くなる。よって、ＣａＯの含有量は、好ましくは１５％以下、１３％以下、１０％以下、８％以下、特に７％以下である。

ＳｒＯは、高温粘性を下げて、溶融性を高める成分であり、また他の成分とのバランスにより耐失透性を高める成分である。よって、ＳｒＯの含有量は、好ましくは０％以上、０．５％以上、１％以上特に１．５％以上である。一方、ＳｒＯの含有量が多過ぎると、歪点が低下し易くなる。よって、ＳｒＯの含有量は、好ましくは７％以下、５％以下、３％以下、特に２％以下である。

ＢａＯは、高温粘性を下げて、溶融性を高める成分であり、また他の成分とのバランスにより耐失透性を高める成分である。よって、ＢａＯの含有量は、好ましくは０％以上、０．５％以上、１％以上、特に１．５％以上である。一方、ＢａＯの含有量が多過ぎると、歪点が低下し易くなる。よって、ＢａＯの含有量は、好ましくは８％以下、６％以下、４％以下、３％以下、特に２％以下である。

ＳｒＯとＢａＯの合量は、好ましくは０％以上、０．５％以上、１％以上、１．２％以上、１．４％以上、特に１．６％以上である。ＳｒＯとＢａＯの合量が少な過ぎると、溶融性が低下し易くなる。一方、ＳｒＯとＢａＯの合量が多過ぎると、ガラス組成の成分バランスが損なわれて、耐失透性が低下し易くなる。よって、ＳｒＯとＢａＯの合量は、好ましくは６％以下、４％以下、３％以下、２．５％以下、２．２％以下、特に２％以下である。

モル比Ｂ_２Ｏ_３／ＢａＯは、好ましくは１以上、２以上、５以上、８以上、特に１０以上である。モル比Ｂ_２Ｏ_３／ＢａＯが小さ過ぎると、本願に係るガラス系において、ガラス成分のバランスが崩れて、耐失透性が低下し易くなる。なお、「Ｂ_２Ｏ_３／ＢａＯ」は、Ｂ_２Ｏ_３の含有量をＢａＯの含有量で除した値を指す。

モル比ＢａＯ／（ＳｒＯ＋ＢａＯ）は、好ましくは１以下、０．８以下、０．６以下、０．４以下、特に０．２以下である。モル比ＢａＯ／（ＳｒＯ＋ＢａＯ）が大き過ぎると、本願に係るガラス系において、ガラス成分のバランスが崩れて、耐失透性が低下し易くなる。なお、「ＢａＯ／（ＳｒＯ＋ＢａＯ）」は、ＢａＯの含有量をＳｒＯとＢａＯの合量で除した値を指す。

モル比（ＳｉＯ_２＋Ａｌ_２Ｏ_３＋Ｂ_２Ｏ_３）／（ＳｒＯ＋ＢａＯ）は、好ましくは１０以上、１５以上、２０以上、２５以上、特に３０以上である。モル比（ＳｉＯ_２＋Ａｌ_２Ｏ_３＋Ｂ_２Ｏ_３）／（ＳｒＯ＋ＢａＯ）が小さ過ぎると、高歪点と高ヤング率を両立し難くなる。なお、「（ＳｉＯ_２＋Ａｌ_２Ｏ_３＋Ｂ_２Ｏ_３）／（ＳｒＯ＋ＢａＯ）」は、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３及びＢ_２Ｏ_３の合量をＳｒＯとＢａＯの合量で除した値を指す。

（ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）－（Ａｌ_２Ｏ_３＋Ｂ_２Ｏ_３）が多過ぎると、ガラス中の非架橋酸素が多くなり、熱収縮率が大きくなる。よって、（ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）－（Ａｌ_２Ｏ_３＋Ｂ_２Ｏ_３）は、好ましくは５％以下、３％以下、１％以下、０％以下、－１％以下、－３％以下、特に－４％以下である。一方、（ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）－（Ａｌ_２Ｏ_３＋Ｂ_２Ｏ_３）が少な過ぎると、歪点が低くなり、却って熱収縮率が大きくなる。よって、（ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）－（Ａｌ_２Ｏ_３＋Ｂ_２Ｏ_３）は、好ましくは－２０％以上、－１５％以上、－１０％以上、－７％以上、特に－６％以上である。なお、「（ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）－（Ａｌ_２Ｏ_３＋Ｂ_２Ｏ_３）」は、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯの合量からＡｌ_２Ｏ_３とＢ_２Ｏ_３の合量を減じた値を指す。

Ｙ_２Ｏ_３は、歪点、ヤング率を高める成分であるが、その含有量が多過ぎると、密度、原料コストが増加し易くなる。よって、Ｙ_２Ｏ_３の含有量は、好ましくは０～０．８％、０～０．７％、０～０．５％、０～０．２％、特に０～０．１％未満である。

Ｌａ_２Ｏ_３は、歪点、ヤング率を高める成分であるが、その含有量が多過ぎると、密度、原料コストが増加し易くなる。よって、Ｌａ_２Ｏ_３の含有量は、好ましくは０～０．８％、０～０．７％、０～０．５％、０～０．２％、特に０～０．１％未満である。

Ｙ_２Ｏ_３とＬａ_２Ｏ_３の合量は、好ましくは０～１．０％未満、０～０．８％、０～０．７％、０～０．５％、０～０．２％、特に０～０．１％未満である。しかし、Ｙ_２Ｏ_３とＬａ_２Ｏ_３の合量が多過ぎると、密度、原料コストが増加し易くなる。

本発明の無アルカリガラス板は、上記成分以外にも、ガラス組成中に以下の成分を含んでいてもよい。

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。ＺｎＯの含有量は、好ましくは０～５％、０～３％、０～０．５％、０～０．３％、特に０～０．２％である。

Ｐ_２Ｏ_５は、歪点を維持しつつ、Ａｌ系失透結晶の液相温度を著しく低下させる成分であるが、Ｐ_２Ｏ_５を多量に含有させると、ヤング率が低下したり、ガラスが分相したりする。また、Ｐは、ガラスから拡散してＴＦＴの性能に影響を及ぼす懸念がある。よって、Ｐ_２Ｏ_５の含有量は、好ましくは０～５％、０～３％、０～１％、特に０～０．５％である。

ＴｉＯ_２は、高温粘性を下げて、溶融性を高める成分であると共に、ソラリゼーションを抑制する成分であるが、ＴｉＯ_２を多量に含有させると、ガラスが着色して、透過率が低下し易くなる。よって、ＴｉＯ_２の含有量は、好ましくは０～３％、０～１％、０～０．１％、特に０～０．０２％である。

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。ＳｎＯ_２の含有量は、好ましくは０～１％、０．００１～１％、０．０５～０．５％、特に０．０８～０．２％である。ＳｎＯ_２の含有量が多過ぎると、ＳｎＯ_２の失透結晶が析出し易くなる。なお、ＳｎＯ_２の含有量が０．００１％より少ないと、上記効果を享受し難くなる。

ＳｎＯ_２は、清澄剤として好適であるが、ガラス特性を大きく損なわない限り、ＳｎＯ_２以外の清澄剤を使用してもよい。具体的には、Ａｓ_２Ｏ_３、Ｓｂ_２Ｏ_３、ＣｅＯ_２、Ｆ_２、Ｃｌ_２、ＳＯ_３、Ｃを合量で例えば０．５％まで添加してもよく、Ａｌ、Ｓｉ等の金属粉末を合量で例えば０．５％まで添加してもよい。

Ａｓ_２Ｏ_３とＳｂ_２Ｏ_３は、清澄性に優れるが、環境的観点から、極力導入しないことが好ましい。更に、Ａｓ_２Ｏ_３は、ガラス中に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０．５％以下、特に０．１％以下が好ましく、実質的に含有させないことが望ましい。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１％以下、特に０．５％以下が好ましく、実質的に含有させないことが望ましい。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。

Ｃｌは、無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、溶融温度を低温化し得ると共に、清澄剤の作用を促進し、結果として、溶融コストを低廉化しつつ、ガラス製造窯の長寿命化を図ることができる。しかし、Ｃｌの含有量が多過ぎると、歪点が低下し易くなる。よって、Ｃｌの含有量は、好ましくは０．５％以下、特に０．１％以下である。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を使用することができる。

本発明の無アルカリガラス板は、以下の特性を有することが好ましい。

熱膨張係数は、好ましくは３０×１０^‐７～４５×１０^‐７／℃、３０×１０^‐７～４２×１０^‐７／℃、３０×１０^‐７～４０×１０^‐７／℃、３０×１０^‐７～３８×１０^‐７／℃、特に３０×１０^‐７～３６×１０^‐７／℃である。熱膨張係数が高過ぎると、高温成膜プロセスでの温度ムラによってガラス板に局所的な寸法変化が生じ易くなる。

密度は、好ましくは２．８０ｇ／ｃｍ^３以下、２．７５ｇ／ｃｍ^３以下、２．７０ｇ／ｃｍ^３以下、２．６５ｇ／ｃｍ^３以下、２．６０ｇ／ｃｍ^３以下、２．５５ｇ／ｃｍ^３以下、特に２．４５～２．５０ｇ／ｃｍ^３である。密度が高過ぎると、ガラス板の撓み量が大きくなるため、ディスプレイの製造工程等において、応力起因のパターンずれを助長し易くなる。

歪点は、好ましくは６５０℃以上、６８０℃以上、７００℃以上、７１０℃以上、７２０℃以上、７３０℃以上、特に７４０℃以上である。歪点が低過ぎると、高温成膜プロセスにおいて、ガラス板が熱収縮し易くなる。

徐冷点は、好ましくは７２０℃以上、７５０℃以上、７８０℃以上、特に８００℃以上である。徐冷点が低過ぎると、高温成膜プロセスにおいて、ガラス板が熱収縮し易くなる。

軟化点は、好ましくは９４０℃以上、９６０℃以上、９８０℃以上、特に１０００℃以上である。軟化点が低過ぎると、高温成膜プロセスにおいて、ガラス板が熱収縮し易くなる。

高温粘度１０^２．５ｄＰａ・ｓにおける温度は、好ましくは１６５６℃以下、１６２０℃以下、１６００℃以下、１５９０℃以下、１５８０℃以下、特に１５７０℃以下である。１０^２．５ｄＰａ・ｓにおける温度が高くなると、溶融性、清澄性が低下し易くなり、ガラス板の製造コストが高騰する。

ヤング率は、好ましくは７６ＧＰａ以上、７８ＧＰａ以上、７９ＧＰａ以上、８０ＧＰａ以上、８１ＧＰａ以上、８２ＧＰａ以上、特に８３ＧＰａ以上である。ヤング率が低過ぎると、ガラス板の撓み量が大きくなるため、ディスプレイの製造工程等において、応力起因のパターンずれを助長し易くなる。

比ヤング率は、好ましくは２９ＧＰａ／ｇ・ｃｍ^－３以上、３０ＧＰａ／ｇ・ｃｍ^－３以上、３１ＧＰａ／ｇ・ｃｍ^－３以上、３２ＧＰａ／ｇ・ｃｍ^－３以上、特に３３ＧＰａ／ｇ・ｃｍ^－３以上である。比ヤング率が低過ぎると、ガラス板の撓み量が大きくなり易いため、ディスプレイの製造工程等において、応力起因のパターンずれを助長し易くなる。

液相温度は、好ましくは１４５０℃以下、１３００℃以下、１２００℃以下、特に１１５０℃以下である。このようにすれば、成形時に失透結晶が発生難くなる。更にオーバーフローダウンドロー法で成形し易くなるため、ガラス板の表面品位を高め易くなると共に、ガラス板の製造コストを低廉化することができる。なお、「液相温度」は、標準篩３０メッシュ（５００μｍ）を通過し、５０メッシュ（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時間保持した後、結晶が析出する温度である。

液相粘度は、好ましくは１０^４．６ｄＰａ・ｓ以上、１０^５．０ｄＰａ・ｓ以上、１０^５．２ｄＰａ・ｓ以上、特に１０^５．５ｄＰａ・ｓ以上である。このようにすれば、成形時に失透が生じ難くなるため、オーバーフローダウンドロー法で成形し易くなり、結果として、ガラス板の表面品位を高めることが可能になり、またガラス板の製造コストを低廉化することができる。なお、「液相粘度」は、液相温度におけるガラスの粘度を指し、白金球引き上げ法で測定可能である。

β－ＯＨ値は、ガラス中の水分量を示す指標であり、β－ＯＨ値を低下させると、歪点を高めることができる。また、ガラス組成が同じ場合でも、β―ＯＨ値が小さい方が、歪点以下の温度域での熱収縮が小さくなる。β－ＯＨ値は、好ましくは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。なお、β－ＯＨ値が小さ過ぎると、溶融性が低下し易くなる。よって、β－ＯＨ値は、好ましくは０．０１／ｍｍ以上、特に０．０３／ｍｍ以上である。ここで、「β－ＯＨ値」は、ＦＴ－ＩＲを用いてガラスの透過率を測定し、下記の数式１を用いて求めた値を指す。

［数１］
β－ＯＨ値＝（１／Ｘ）ｌｏｇ（Ｔ_１／Ｔ_２）
Ｘ：板厚（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（％）

本発明の無アルカリガラス板は、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板を安価に製造することができる。更に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、ロールアウト法で成形することも可能である。

本発明の無アルカリガラス板において、板厚は、特に限定されないが、好ましくは１．０ｍｍ以下、０．７ｍｍ以下、０．５ｍｍ以下、特に０．０５～０．４ｍｍである。板厚が小さい程、液晶パネルや有機ＥＬパネルを軽量化し易くなる。なお、板厚は、ガラス製造時の流量や成形速度（板引き速度）等で調整可能である。

本発明の無アルカリガラス板を工業的に製造する方法としては、上記ガラス組成に調合されたガラスバッチを溶融炉に投入し、加熱電極による通電加熱を行うことにより、溶融ガラスを得る溶融工程と、得られた溶融ガラスをオーバーフローダウンドロー法により無アルカリガラス板に成形する成形工程と、を有することが好ましい。

ガラス板の製造工程は、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よ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、溶融ガラスをガラス板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。

無アルカリガラス板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る。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を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。よって、無アルカリガラス板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、つまり完全電気溶融であることが好ましい。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以下に規制し易くなる。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。

更にこの通電加熱に関し、ガラスバッチ中の水分量が少ない程、ガラス板中のβ－ＯＨ値を低減し易くなる。そして、Ｂ_２Ｏ_３の導入原料は、水分の最大の混入源になり易い。よって、低β－ＯＨ値の無アルカリガラス板を製造する観点から、Ｂ_２Ｏ_３の含有量をなるべく少なくする方が好ましい。またガラスバッチ中の水分量が少ない程、ガラスバッチが溶融窯内に一様に広がり易くなるため、均質で高品位のガラス板を製造し易くなる。

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、特に炉内設置の自由度の観点から、モリブデンが好ましい。

以下、実施例に基づいて、本発明を説明する。但し、以下の実施例は、単なる例示である。本発明は、以下の実施例に何ら限定されない。

表１～２８は、本発明の実施例（試料Ｎｏ．１～３９１）を示している。

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た後、１６００～１６５０℃で２４時間溶融した。ガラスバッチの溶解に際しては、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て、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、熱膨張係数、密度、歪点、徐冷点、軟化点、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、ヤング率、比ヤング率を評価した。なお、一部のガラス特性は、実測値ではなく、過去データから計算した推定値である。

熱膨張係数は、３０～３８０℃の温度範囲における平均熱膨張係数を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で測定した値である。

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

高温粘度１０^４．０ｄＰａ・ｓ、１０^３．０ｄＰａ・ｓ、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。

ヤング率は、曲げ共振法により測定した値である。

比ヤング率は、ヤング率を密度で除した値である。

表から明らかなように、試料Ｎｏ．１～３９１は、ガラス組成中にＹ_２Ｏ_３とＬａ_２Ｏ_３を含んでおらず、歪点が６５０℃以上であった。よって、試料Ｎｏ．１～３９１は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等のフラットパネルディスプレイにおいて、ＴＦＴ回路を形成するための基板又はＴＦＴ回路を形成するための樹脂基板を保持するキャリアガラスに好適であると考えられる。

Claims (6)

1. ガラス組成として、モル％で、ＳｉＯ_２ ６０～７４％、Ａｌ_２Ｏ_３ １１．８～２０％、Ｂ_２Ｏ_３ ０．０１～１．９％、ＭｇＯ ７．４～１３％、ＣａＯ １～７．５％、ＳｒＯ ０．８～３．９％、ＢａＯ １～４．２％、ＳｒＯ＋ＢａＯ １．８～５％、Ｙ_２Ｏ_３＋Ｌａ_２Ｏ_３ ０～１．０％未満、Ｐ_２Ｏ_５ ０～０．２％を含有し、実質的にアルカリ金属酸化物を含有せず、（ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）－（Ａｌ _２ Ｏ _３ ＋Ｂ _２ Ｏ _３ ）が－６．５％以上であり、歪点が６５０℃以上であることを特徴とする無アルカリガラス板。
2. ＳｒＯ＋ＢａＯの含有量が１．８～３モル％であることを特徴とする請求項１に記載の無アルカリガラス板。
3. 歪点が７００℃以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の無アルカリガラス板。
4. ヤング率が７９ＧＰａ以上であることを特徴とする請求項１～３の何れかに記載の無アルカリガラス板。
5. 熱膨張係数が３０×１０^－７～４５×１０^－７／℃であることを特徴とする請求項１～４の何れかに記載の無アルカリガラス板。
6. 高温粘度１０^２．５ｄＰａ・ｓにおける温度が１６００℃以下であることを特徴とする請求項１～５の何れかに記載の無アルカリガラス板。