ディスプレイ基板
【課題】薄膜等が形成されていないにも関わらず、高い透過率を有するディスプレイ基板を提供する。
【解決手段】無アルカリガラスからなるディスプレイ基板であって、波長４００ｎｍにおいて、基板の両表面をそれぞれ３０μｍ除去したとき（基板肉厚が０．１ｍｍ以上の場合）、或いはそれぞれ肉厚の１／３除去したとき（基板肉厚が０．１ｍｍ未満の場合）の透過率と、除去前の透過率との差△Ｔ４００が、０．５〜５．０％の範囲にあることを特徴とする。また本発明のディスプレイ基板は、内部とは組成の異なる異質層を表面に有している。異質層は、厚みが１０ｎｍ〜３０μｍであり、またＳｉＯ２含有量が、基板内部のそれよりも高いことが好ましい。
【解決手段】無アルカリガラスからなるディスプレイ基板であって、波長４００ｎｍにおいて、基板の両表面をそれぞれ３０μｍ除去したとき（基板肉厚が０．１ｍｍ以上の場合）、或いはそれぞれ肉厚の１／３除去したとき（基板肉厚が０．１ｍｍ未満の場合）の透過率と、除去前の透過率との差△Ｔ４００が、０．５〜５．０％の範囲にあることを特徴とする。また本発明のディスプレイ基板は、内部とは組成の異なる異質層を表面に有している。異質層は、厚みが１０ｎｍ〜３０μｍであり、またＳｉＯ２含有量が、基板内部のそれよりも高いことが好ましい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ディスプレイ等のフラットディスプレイに用いられるディスプレイ基板に関するものである。また、本発明は、カバーガラスに用いられるディスプレイ基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイやＥＬディスプレイ等のフラットパネルディスプレイは、薄型で軽量であることから、携帯電話やデジタルカメラ等の携帯端末機器等に用いられている。この種のフラットディスプレイの基板としては、無アルカリガラスからなる基板が広く使用されている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３０８６４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、液晶ディスプレイはＴＶ用の市場にも進出すべく、輝度の向上、低消費電力化が図られているが、液晶ディスプレイはその構造上、光の利用効率が非常に悪く高い輝度を得ることが困難であった。これまで液晶用ディスプレイの輝度を向上させる方法としてバックライトの輝度を上げる、カラーフィルターの透過率を上げるといった方法が考案、実用化されている。しかしながら前者は消費電力の増大、後者は色純度の低下を引き起こすという問題がある。また、ガラス基板そのものの透過率をあげる方法として、ガラス表面に薄膜を形成することでその透過率を上げることが報告されている。しかしガラス表面に膜を形成する工程が入る分だけコストが高くなる上、膜はがれなどの不良が発生する恐れがある。
【０００５】
本発明の目的は、薄膜等が形成されていないにも関わらず、高い透過率を有するディスプレイ基板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者等は種々の検討を行った結果、ガラス基板の表面部分の組成を変化させて透過率の高い層を形成すれば、基板自体の透過率を高めることができることを見いだし、本発明として提案するものである。
【０００７】
即ち、本発明のディスプレイ基板は、肉厚０．１ｍｍ以上のディスプレイ基板であって、波長４００ｎｍにおいて、基板の両表面をそれぞれ３０μｍ除去したときの透過率と、除去前の透過率との差△Ｔ４００が、０．５〜５．０％の範囲にあることを特徴とする。
【０００８】
また本発明のディスプレイ基板は、肉厚０．１ｍｍ未満のディスプレイ基板であって、波長４００ｎｍにおいて、基板の両表面をそれぞれ肉厚の１／３除去したときの透過率と、除去前の透過率との差△Ｔ４００が、０．５〜５．０％の範囲にあることを特徴とする。
【０００９】
また波長６００ｎｍにおいて、基板の両表面を除去したときの透過率と、除去前の透過率との差△Ｔ６００が、０．３〜５．０％の範囲にあることが好ましい。さらに△Ｔ４００と△Ｔ６００の差が１％以下であることが望ましい。
【００１０】
また本発明のディスプレイ基板は、内部とは組成の異なる異質層を表面に有している。異質層は、厚みが１０ｎｍ〜３０μｍであり、またＳｉＯ２含有量が、基板内部のそれよりも高いことが好ましい。
【００１１】
また本発明のディスプレイ基板は、無アルカリガラスからなることが好ましく、特に質量百分率でＳｉＯ２ ５０〜７０％、Ａｌ２Ｏ３ １０〜２５％、Ｂ２Ｏ３ ３〜２０％、ＭｇＯ ０〜１０％、ＣａＯ ３〜１５％、ＢａＯ ０〜１０％、ＳｒＯ ０〜１０％、ＺｎＯ ０〜１０％、ＴｉＯ２ ０〜５％、Ｐ２Ｏ５ ０〜５％含有する無アルカリガラスからなることが好ましい。
【００１２】
また本発明のディスプレイ基板は、液晶ディスプレイ基板として使用できる。
【００１３】
なお本発明における異質層は次のように定義される部分を指す。
【００１４】
まず二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）により、基板表面における各成分の深さ方向の分析を行う。そしてＳｉ＋の強度を１として各成分の相対強度を求め、深さ５０μｍにおける上位３成分（成分Ａ、成分Ｂ、成分Ｃとする）の相対強度をＰＡ、ＰＢ、ＰＣと定める。基板表面から５０μｍまでの範囲において、深さＤにおける成分Ａ、成分Ｂ、成分Ｃ相対強度をＱＡ、ＱＢ、ＱＣとした時、｛（（ＰＡ−ＱＡ）／ＰＡ）＋（（ＰＢ−ＱＢ）／ＰＢ）＋（（ＰＣ−ＱＣ）／ＰＣ）｝／３の値が０．１以上となる部分を、本発明では「異質層」とする。なお肉厚０．１ｍｍ未満の基板については、肉厚の１／２の深さにおける上位３成分（成分Ａ、成分Ｂ、成分Ｃとする）の相対強度をＰＡ、ＰＢ、ＰＣと定める。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のディスプレイ基板は、基板表面のＳｉＯ２含有量が相対的に高いため、透過率の向上が望める。また耐薬品性や、機械的強度が向上することも期待される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】Ｓｉ＋強度を１としたときのＡｌの相対強度を示すグラフである。
【図２】Ｓｉ＋強度を１としたときのＢの相対強度を示すグラフである。
【図３】Ｓｉ＋強度を１としたときのＣａの相対強度を示すグラフである。
【図４】Ｓｉ＋強度を１としたときのＳｒの相対強度を示すグラフである。
【図５】Ｓｉ＋強度を１としたときのＢａの相対強度を示すグラフである。
【図６】Ｓｉ＋強度を１としたときのＺｎの相対強度を示すグラフである。
【図７】表面除去前後の透過率差を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明のディスプレイ基板は、波長４００ｎｍにおいて、基板の両表面をそれぞれ３０μｍ除去したとき（基板肉厚が０．１ｍｍ以上の場合）、或いはそれぞれ肉厚の１／３除去したとき（基板肉厚が０．１ｍｍ未満の場合）の透過率と、除去前の透過率との差△Ｔ４００が、０．５〜５．０％の範囲にあることが好ましい。表面層除去前後の４００ｎｍにおける透過率差△Ｔ４００が０．５％以上であれば、２枚のガラス基板を用いるＬＣＤではトータル１％の透過率向上につながり、ＬＣＤの輝度を向上させるこが可能である。△Ｔ４００は、好ましくは０．７％以上、より好ましくは０．９％以上、更に好ましくは１．０％以上である。ただし△Ｔ４００が大きすぎる場合、ガラス基板表面の組成の不均一さが著しいことを意味しており、これによる歪や基板表面のうねりが悪化する。それゆえ△Ｔ４００は５％未満、好ましくは４％以下、より好ましくは３％以下、さらに好ましくは２％以下、最も好ましくは１．５％以下である。
【００１８】
同様に、波長６００ｎｍにおいて、基板の両表面をそれぞれ３０μｍ除去したとき（基板肉厚が０．１ｍｍ以上の場合）、或いはそれぞれ肉厚の１／３除去したとき（基板肉厚が０．１ｍｍ未満の場合）の透過率と、除去前の透過率との差△Ｔ６００が、０．３〜５．０％の範囲にあることが好ましい。表面層除去前後の６００ｎｍにおける透過率差△Ｔ６００が大きければＬＣＤの輝度向上に寄与することができる。△Ｔ６００は、好ましくは０．５％以上、より好ましくは０．７％以上、更に好ましくは０．９％以上、最も好ましくは１％以上である。ただし△Ｔ６００が大きすぎる場合、ガラス基板表面の組成の不均一さが著しいことを意味しており、これにより歪や基板表面のうねりが悪化する。このような事情から△Ｔ６００は５％未満、好ましくは４％以下、より好ましくは３％以下、さらに好ましくは２％以下、最も好ましくは１．５％以下である。
【００１９】
上記したような特性は、ガラス表面の組成を変化させることで達成可能である。これによって生じる組成の異なる層（異質層）は、ガラス成分中のＳｉＯ２の割合が基板内部よりも相対的に高くなっていることが重要である。ＳｉＯ２の割合が高い層が基板表面に存在することにより、基板表面の屈折率が空気の屈折率に近づき、基板表面での反射率が低下する。その結果、基板の透過率が高くなる。なお異質層とガラス基板内部との屈折率差は非常に小さいため、透過率を大きく低下させる要因とはならないと考えられる。また内部にいくに従って徐々に組成が変化していく構造であれば、両者の界面での反射が実質的に生じることがないため望ましい。
【００２０】
また上記△Ｔ４００と△Ｔ６００の差が１％以下であることが好ましい。この差が大きいと、基板が着色する。△Ｔ４００と△Ｔ６００の差は、０．５％以下であることが望ましい。
【００２１】
なお、△Ｔ４００や△Ｔ６００を増加させるには、異質層中のＳｉＯ２成分の割合を増加させたり、異質層の厚みを増大させたりすればよく、また低下させるには異質層の厚みを薄くすればよい。
【００２２】
異質層の厚みは１０ｎｍ以上、好ましくは２０ｎｍ以上、より好ましくは３０ｎｍ以上、さらに好ましくは５０ｎｍ以上、特に好ましくは１００ｎｍ以上、最適には５００ｎｍ以上である。異質層が厚いほど、基板内部において急激な屈折率変化を起こすことなく異質層表面の屈折率をより低くすることが可能になり、基板の透過率を高めることができる。ただし３０μｍを越えると、基板の表面品位が低下する。好ましくは２０μｍ以下、より好ましくは１０μｍ以下、さらに好ましくは５μｍ以下、もっとも望ましくは１μｍ以下とすることで、基板の表面品位を損なうことなく、必要な特性を得ることができる。
【００２３】
ところでディスプレイ基板には、上記以外にも種々の特性が要求される。
（ａ）溶融性
ガラスの溶融性が悪いと、ガラス中に泡、異物等の内部欠陥が発生しやすくなる。ガラス中の泡や異物は、光の透過を妨げるため、ディスプレイ用ガラス基板としては致命的な欠陥となる。このような内部欠陥を抑えるためには、ガラスを高温で長時間溶融しなければならない。このためガラスの溶融性が優れていることが望ましい。
（ｂ）成形性
ディスプレイ基板は、主としてダウンドロー法やフロート法により成形される。ダウンドロー法の例としては、スロットダウンドロー法やオーバーフローダウンドロー法等が挙げられる。ダウンドロー法で成形したガラス基板は研磨加工が不要であるため、コストダウンを図りやすいという利点がある。ただしダウンドロー法によってガラス基板を成形する場合には、ガラスが失透しやすいため、耐失透性に優れたガラスが要求される。
（ｃ）密度、比ヤング率
ディスプレイ基板は、年々大型化が進んでいる。大型、薄肉のガラス基板は、自重によるたわみが大きく、そのことが製造工程において大きな問題になっている。すなわち、この種のガラス基板は、複数段の棚が形成されたカセット内に収納され、搬送される。ところが大型で、薄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、カセットや他のガラス基板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。
【００２４】
ガラス基板の自重によるたわみ量は、ガラスの密度に比例し、ヤング率に反比例して変化する。従ってガラス基板のたわみ量を小さく抑えるためには、ヤング率／密度の比で表される比ヤング率を高くする必要がある。比ヤング率を高めるためには、ヤング率が高く、しかも密度が低いガラス材質が必要となる。
（ｄ）熱膨張係数
ＴＦＴ−ＬＣＤの製造工程は熱処理工程が多く、ガラス基板は急加熱と急冷が繰り返される。従ってガラス基板には高い耐熱衝撃性が求められる。更に、上記したように近年ガラス基板は大型化しているため、ガラス基板に温度差がつきやすくなるだけでなく、端面に微少なキズ、クラックが発生する確率も高くなり、熱工程中で基板が破壊する確率が高くなる。この問題を解決する最も根本的かつ有効な方法は、熱膨張差から生じる熱応力を減らすことであり、そのため熱膨張係数の低いガラスが求められている。また薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）材料との熱膨張差が大きくなると、ガラス基板にそりが発生するため、ｐ−Ｓｉ等のＴＦＴ材料の熱膨張係数（約３０〜４０×１０−７／℃）に近似する熱膨張係数を有することも求められる。
（ｅ）歪点
ＴＦＴ−ＬＣＤの製造工程でガラス基板は繰り返し熱処理を受ける。ガラス基板の耐熱性が低いと、ＴＦＴ−ＬＣＤの製造工程中で、ガラス基板が４００〜６００℃の高温にさらされた時に、熱収縮と呼ばれる微小な寸法収縮が起こり、これがＴＦＴの画素ピッチのずれを引き起こして表示不良の原因となる恐れがある。またガラス基板の耐熱性が更に低いと、ガラス基板の変形、そり等が起こる恐れがある。さらに成膜等の液晶製造工程でガラス基板が熱収縮してパターンずれを起こさないようにするためにも、耐熱性に優れたガラスが要求される。
（ｆ）耐薬品性
ＴＦＴ−ＬＣＤ用ガラス基板の表面には、透明導電膜、絶縁膜、半導体膜、金属膜等が成膜され、しかもフォトリソグラフィーエッチング（フォトエッチング）によって種々の回路やパターンが形成される。また、これらの成膜、フォトエッチング工程において、ガラス基板には、種々の熱処理や薬品処理が施される。従ってガラス中にアルカリ金属酸化物（Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｌｉ２Ｏ）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や、フォ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、バッファードフッ酸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が要求される。
【００２５】
上記した種々の特性を満たすディスプレイ基板を得るための好適なガラス組成として、質量百分率でＳｉＯ２ ５０〜７０％、Ａｌ２Ｏ３ １０〜２５％、Ｂ２Ｏ３ ３〜２０％、ＭｇＯ ０〜１０％、ＣａＯ ３〜１５％、ＢａＯ ０〜１０％、ＳｒＯ ０〜１０％、ＺｎＯ ０〜１０％、ＴｉＯ２ ０〜５％、Ｐ２Ｏ５ ０〜５％含有する無アルカリガラスを挙げることができる。以下に組成範囲を限定した理由を説明する。
【００２６】
ＳｉＯ２の含有量は５０〜７０％である。５０％より少ないと、耐薬品性、特に耐酸性が悪化し、また低密度化を図ることが困難となる。また７０％より多いと、高温粘度が高くなり、溶融性が悪くなると共に、ガラス中に失透異物（クリストバライト）の欠陥が生じ易くなる。ＳｉＯ２の含有量は５８％以上、特に６０％以上、さらには６２％以上であることが好ましく、また６８％以下、特に６６％以下が好ましい。
【００２７】
Ａｌ２Ｏ３の含有量は１０〜２５％である。１０％より少ないと、歪点を６００℃以上にすることが困難となる。またＡｌ２Ｏ３にはガラスのヤング率を向上し、比ヤング率を高める働きがあるが、１０％より少ないとヤング率が低下する。Ａｌ２Ｏ３の含有量は１２％以上、特に１４．５％以上であることが好ましく、また１９％以下、特に１８．０％以下であることが好ましい。なお１９％より多いと液相温度が高くなり、耐失透性が低下する。
【００２８】
Ｂ２Ｏ３は融剤として働き、粘性を下げ溶融性を改善する成分である。またＢ２Ｏ３が多いほど、表面にＳｉＯ２の割合が高い異質層を形成し易くなる。一方、液晶ディスプレイに使用されるガラス基板には高い耐酸性が要求されるが、Ｂ２Ｏ３が多くなるほど耐酸性が低下する傾向にある。Ｂ２Ｏ３の含有量は３〜２０％である。３％より少ないと、融剤としての働きが不十分になると共に、耐バッファードフッ酸性が悪化する。また２０％より多いと、ガラスの歪点が低下し、耐熱性が低下すると共に耐酸性が悪化する。さらにヤング率が低下するため、比ヤング率が低下する。Ｂ２Ｏ３の含有量は５％以上、特に８．６％以上、さらには９．５％以上であることが好ましい。また１５％以下、特に１４％以下、さらには１２％以下であることが好ましい。
【００２９】
ＭｇＯの含有量は０〜１０％である。ＭｇＯは、歪点を低下させることなく、高温粘性を下げ、ガラスの溶融性を改善する。またアルカリ土類金属酸化物の中では最も密度を下げる効果がある。しかしながら多量に含有すると液相温度が上昇し、耐失透性が低下する。またＭｇＯはバッファードフッ酸と反応して生成物を形成し、ガラス基板表面の素子上に固着したり、ガラス基板に付着してこれを白濁させる恐れがあるため、その含有量には制限がある。従ってＭｇＯの含有量は０〜２％、特に０〜１％、さらには０〜０．５％、望ましくは実質的に含有しないことが好ましい。
【００３０】
ＣａＯも、ＭｇＯと同様に歪点を低下させることなく、高温粘性を下げ、ガラスの溶融性を著しく改善する成分であり、その含有量は３〜１５％である。この種の無アルカリガラス基板は、一般に溶融し難く、安価に高品質のガラス基板を大量に供給するためには、その溶融性を高めることが重要である。本発明のガラス組成系ではＳｉＯ２を減少させることが、溶融性を高めるために最も効果的であるが、ＳｉＯ２の量を減らすと、耐酸性が極端に低下すると共にガラスの密度、熱膨張係数が増大するため好ましくない。従って本発明においては、ガラスの溶融性を高めるため、ＣａＯを３％以上含有させている。一方、ＣａＯが１５％より多くなると、ガラスの耐バッファードフッ酸性が悪化し、ガラス基板表面が浸食されやすくなると共に、反応生成物がガラス基板表面に付着してガラスを白濁させ、さらに熱膨張係数が高くなりすぎるため好ましくない。ＣａＯの含有量は４％以上、特に５％以上、さらには６％以上であることが好ましく、また１２％以下、特に１０％以下、さらには９％以下であることが好ましい。
【００３１】
ＢａＯは、ガラスの耐薬品性、耐失透性を向上させる成分であり、０〜１０％含有する。ただしガラスの密度や熱膨張係数を大きく上昇させる成分であり、低密度化、低膨張化する場合には極力含まない方が好ましい。また環境面からも多量の含有は好ましくない。ＢａＯの含有量は５％以下、特に２％以下であることが好ましい。ガラスを低密度化、低膨張化するためには１％以下、特に０．１％以下であることが望ましい。
【００３２】
ＳｒＯは、ガラスの耐薬品性、耐失透性を向上させる成分であり、０〜１０％含有する。ただし多量に含有すると、ガラスの密度や熱膨張係数が上昇する。ＳｒＯの含有量は４％以下、特に２．７％、さらには１．５％以下が好ましい。
【００３３】
またＢａＯおよびＳｒＯは、特に耐バッファードフッ酸（ＢＨＦ）性を高める性質を持つ成分である。従って、耐ＢＨＦ性を向上させるためには、これらの成分を合量で０．１％以上（好ましくは０．３％以上、より好ましくは０．５％以上）含有させることが好ましい。しかし、上述したようにＢａＯおよびＳｒＯを多く含有しすぎると、ガラスの密度や熱膨張係数が上昇するため、合量で６％以下に抑えることが望ましい。その範囲内で、ＢａＯとＳｒＯの合量は、耐ＢＨＦ性及び耐失透性を高めるという観点に立てば、できるだけ多く含有することが望ましく、一方、密度や熱膨張係数の低下、或いは環境面への配慮という観点に立てば、できるだけ少なくすることが望ましい。
【００３４】
ＺｎＯは、ガラス基板の耐バッファードフッ酸性を改善すると共に溶融性を改善する成分であるが、多量に含有するとガラスが失透しやすくなり、歪点も低下する上、密度が上昇するため好ましくない。従って、その含有量は０〜１０％、好ましくは０〜７％、より好ましくは５％以下、さらに好ましくは３％以下、特に０．９％以下、最も好ましくは０．５％以下である。
【００３５】
ＭｇＯ、ＣａＯ、ＢａＯ、ＳｒＯ、ＺｎＯの各成分は混合して含有させることによりガラスの液相温度を著しく下げ、ガラス中に結晶異物を生じさせ難くすることにより、ガラスの溶融性、成形性を改善する効果がある。しかしながら、これらの合量が少ないと、融剤としての働きが充分ではなく溶融性が悪化すると共に、熱膨張係数が低くなりすぎ、ＴＦＴ材料との整合性が低下する。一方、多すぎると、密度が上昇し、ガラス基板の軽量化が図れなくなる上、比ヤング率が低下するため好ましくない。これらの成分の合量は６〜２０％、特に６〜１５％、さらには６〜１２％であることが好ましい。
【００３６】
ＴｉＯ２は、ガラスの耐薬品性、特に耐酸性を改善し、かつ高温粘性を下げて溶融性を向上する成分であるが、多く含有するとガラスに着色を生じ、その透過率を減ずるためディスプレイ用のガラス基板としては好ましくない。よってＴｉＯ２は０〜５％、好ましくは０〜３％、より好ましくは０〜１％に規制すべきである。
【００３７】
Ｐ２Ｏ５は、ガラスの耐失透性を向上する成分であるが、多く含有するとガラス中に分相、乳白が起こると共に、耐酸性が著しく悪化するため好ましくない。よってＰ２Ｏ５は０〜５％、好ましくは０〜３％、より好ましくは０〜１％に規制すべきである。
【００３８】
また、上記成分以外にも、本発明では、Ｙ２Ｏ３、Ｎｂ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３を合量で５％程度まで含有することができる。これらの成分は歪点、ヤング率等を高める働きがあるが、多く含有すると密度が増大してしまうので好ましくない。更にガラス特性が損なわれない限り、Ａｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ５、Ｆ２、Ｃｌ２、ＳＯ３、Ｃ、あるいはＡｌ、Ｓｉなどの金属粉末等の清澄剤を合量で５％まで含有させることができる。また、ＣｅＯ２、Ｆｅ２Ｏ３なども清澄剤として合量で５％まで含有させることができる。なおＡｓ２Ｏ３は、環境面から使用しないことが望ましい。
【００３９】
次に本発明のディスプレイ基板を製造する方法を説明する。
【００４０】
まず、所望の組成となるようにガラス原料を調合する。次いで、調合された原料をガラス溶融炉に投入し、溶融する。溶融温度は、上記組成の無アルカリガラスの場合、１５００〜１６５０℃程度である。続いてガラスをオーバーフローダウンドロー法、スロットダウンドロー法、フロート法、ロールアウト法等の方法を用いて薄板状に成形する。特にオーバーフローダウンドロー法によって成形すると、未研磨でも非常に表面品位に優れたガラス板が得られるため好ましい。
【００４１】
なお、上記製造工程において、基板表面に異質層を形成する方法としては、例えば（１）ガラス表面からのＢ２Ｏ３の揮発を促進させ、相対的に表面部分のＳｉＯ２濃度を高める、（２）高シリカ含有ガラスを溶融炉内に投入し、溶融ガラス表面に形成された高ＳｉＯ２層が基板表面となるように成形を行う、等の方法が採用可能である。特に（１）の方法によれば、内部にいくに従って徐々に組成を変化させることが可能であり好ましい。
【００４２】
以上のようにして本発明のディスプレイ基板を製造することができる。
【実施例】
【００４３】
以下、本発明のディスプレイ基板の実施例を示す。
【００４４】
本発明のガラス基板は以下記載の方法によって得ることが可能である。
【００４５】
まず、表１に示す組成となるようにガラス原料を調合し、連続式ガラス溶融炉に投入して１５５０〜１７５０℃で溶融する。さらにオーバーフローダウンドロー法を用いて厚さ０．７ｍｍの薄板状に成形する。このとき、成形炉内にガラス生地の流れ方向と平行な空気の流れを起こさせるファンを取り付け、それらのファンによって空気の流れを制御し、常に新鮮な空気が融液や板ガラスに接触するようにする。なお極端な冷却が進まないように、成形炉内に流れ込む空気は予め予熱しておき、また空気の流れ方向は上から下方向とすることが望ましい。このような条件下で成形を行うことにより、融液表面からのＢ２Ｏ３の揮発を促し、表面にＳｉＯ２の割合が高い異質層を形成することができる。なお異質層の厚みは、ガラス融液に接する新鮮な空気の量を調整することによって変化させることができる。空気の量を調整する手段としては、空気の流速、流量等の調整であり、例えば異質層を厚くしたい場合は、空気の流速を上げたり、空気の流量を増やしたりすればよい。
【００４６】
【表１】
【００４７】
得られたガラスＡの二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）による分析結果を図１〜６に示す。ＳＩＭＳ分析はＰＨＩ社製６３００を使用し、一次イオン種：Ｏ２＋、一次イオン加速エネルギー：３ｋｅＶ、一次イオン入射角：６０度の条件で分析を行った。横軸は表面からの深さ、縦軸はＳｉ＋の強度を１としたときの各成分の強度を表したものである。多くの成分で表面からおよそ２０ｎｍのあたりに著しい変化が認められ、相対強度が低下している。５０μｍにおける相対強度で比較したときの、上位３成分はＡｌ、Ｃａ及びＳｒである。これらの相対強度をＰＡｌ、ＰＣａ、ＰＳｒとし、基板表面から５０μｍまでの範囲において、深さＤにおけるＡｌ，Ｃａ，Ｓｒの相対強度をＱＡｌ、ＱＣａ、ＱＳｒとした時｛（（ＰＡｌ−ＱＡｌ）／ＰＡｌ）＋（（ＰＣａ−ＱＣａ）／ＰＣａ）＋（（ＰＳｒ−ＱＳｒ）／ＰＳｒ）｝／３＝０．１となるＤを求めたところＤの値は１１ｎｍであった。つまりガラスＡの異質層の厚みは、１１ｎｍと特定された。
【００４８】
次にガラスＡ（肉厚０．７ｍｍ）から５０ｍｍ×５０ｍｍの試料片を切り出し、面取りを行った。さらに両面研磨機を用いて光学鏡面研磨（Ｒａ：１０Å以下）を行い、肉厚の最大値と最小値の差が０．００４ｍｍの範囲内に有り、かつ、肉厚が６０μｍ薄くなった試料を作製した。続いて作製した試料の透過率をＵＶ３１００ＰＣ（島津製作所）を用い、スリット幅２ｎｍ、スキャン速度：中速、サンプリングピッチ：０．１ｎｍにおいて測定した。同様に、ガラスＡ（未研磨）の透過率を測定し、両者の透過率差を求めた。結果を図７に示す。
【００４９】
図７から明らかなように、本発明における実施例は、△Ｔ４００が０．７％、△Ｔ６００が０．３％であった。またその差は０．４％であり、極端な着色も認められなかった。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明のディスプレイ基板は、液晶ディスプレイ基板としてだけでなく、例えばＥＬディスプレイ基板等、その他のフラットパネルディスプレイの基板として使用可能である。また電荷結合素子（ＣＣＤ）、等倍近接型固体撮像素子（ＣＩＳ）等のイメージセンサーのカバーガラス等としても使用可能である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ディスプレイ等のフラットディスプレイに用いられるディスプレイ基板に関するものである。また、本発明は、カバーガラスに用いられるディスプレイ基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイやＥＬディスプレイ等のフラットパネルディスプレイは、薄型で軽量であることから、携帯電話やデジタルカメラ等の携帯端末機器等に用いられている。この種のフラットディスプレイの基板としては、無アルカリガラスからなる基板が広く使用されている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３０８６４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、液晶ディスプレイはＴＶ用の市場にも進出すべく、輝度の向上、低消費電力化が図られているが、液晶ディスプレイはその構造上、光の利用効率が非常に悪く高い輝度を得ることが困難であった。これまで液晶用ディスプレイの輝度を向上させる方法としてバックライトの輝度を上げる、カラーフィルターの透過率を上げるといった方法が考案、実用化されている。しかしながら前者は消費電力の増大、後者は色純度の低下を引き起こすという問題がある。また、ガラス基板そのものの透過率をあげる方法として、ガラス表面に薄膜を形成することでその透過率を上げることが報告されている。しかしガラス表面に膜を形成する工程が入る分だけコストが高くなる上、膜はがれなどの不良が発生する恐れがある。
【０００５】
本発明の目的は、薄膜等が形成されていないにも関わらず、高い透過率を有するディスプレイ基板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者等は種々の検討を行った結果、ガラス基板の表面部分の組成を変化させて透過率の高い層を形成すれば、基板自体の透過率を高めることができることを見いだし、本発明として提案するものである。
【０００７】
即ち、本発明のディスプレイ基板は、肉厚０．１ｍｍ以上のディスプレイ基板であって、波長４００ｎｍにおいて、基板の両表面をそれぞれ３０μｍ除去したときの透過率と、除去前の透過率との差△Ｔ４００が、０．５〜５．０％の範囲にあることを特徴とする。
【０００８】
また本発明のディスプレイ基板は、肉厚０．１ｍｍ未満のディスプレイ基板であって、波長４００ｎｍにおいて、基板の両表面をそれぞれ肉厚の１／３除去したときの透過率と、除去前の透過率との差△Ｔ４００が、０．５〜５．０％の範囲にあることを特徴とする。
【０００９】
また波長６００ｎｍにおいて、基板の両表面を除去したときの透過率と、除去前の透過率との差△Ｔ６００が、０．３〜５．０％の範囲にあることが好ましい。さらに△Ｔ４００と△Ｔ６００の差が１％以下であることが望ましい。
【００１０】
また本発明のディスプレイ基板は、内部とは組成の異なる異質層を表面に有している。異質層は、厚みが１０ｎｍ〜３０μｍであり、またＳｉＯ２含有量が、基板内部のそれよりも高いことが好ましい。
【００１１】
また本発明のディスプレイ基板は、無アルカリガラスからなることが好ましく、特に質量百分率でＳｉＯ２ ５０〜７０％、Ａｌ２Ｏ３ １０〜２５％、Ｂ２Ｏ３ ３〜２０％、ＭｇＯ ０〜１０％、ＣａＯ ３〜１５％、ＢａＯ ０〜１０％、ＳｒＯ ０〜１０％、ＺｎＯ ０〜１０％、ＴｉＯ２ ０〜５％、Ｐ２Ｏ５ ０〜５％含有する無アルカリガラスからなることが好ましい。
【００１２】
また本発明のディスプレイ基板は、液晶ディスプレイ基板として使用できる。
【００１３】
なお本発明における異質層は次のように定義される部分を指す。
【００１４】
まず二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）により、基板表面における各成分の深さ方向の分析を行う。そしてＳｉ＋の強度を１として各成分の相対強度を求め、深さ５０μｍにおける上位３成分（成分Ａ、成分Ｂ、成分Ｃとする）の相対強度をＰＡ、ＰＢ、ＰＣと定める。基板表面から５０μｍまでの範囲において、深さＤにおける成分Ａ、成分Ｂ、成分Ｃ相対強度をＱＡ、ＱＢ、ＱＣとした時、｛（（ＰＡ−ＱＡ）／ＰＡ）＋（（ＰＢ−ＱＢ）／ＰＢ）＋（（ＰＣ−ＱＣ）／ＰＣ）｝／３の値が０．１以上となる部分を、本発明では「異質層」とする。なお肉厚０．１ｍｍ未満の基板については、肉厚の１／２の深さにおける上位３成分（成分Ａ、成分Ｂ、成分Ｃとする）の相対強度をＰＡ、ＰＢ、ＰＣと定める。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のディスプレイ基板は、基板表面のＳｉＯ２含有量が相対的に高いため、透過率の向上が望める。また耐薬品性や、機械的強度が向上することも期待される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】Ｓｉ＋強度を１としたときのＡｌの相対強度を示すグラフである。
【図２】Ｓｉ＋強度を１としたときのＢの相対強度を示すグラフである。
【図３】Ｓｉ＋強度を１としたときのＣａの相対強度を示すグラフである。
【図４】Ｓｉ＋強度を１としたときのＳｒの相対強度を示すグラフである。
【図５】Ｓｉ＋強度を１としたときのＢａの相対強度を示すグラフである。
【図６】Ｓｉ＋強度を１としたときのＺｎの相対強度を示すグラフである。
【図７】表面除去前後の透過率差を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明のディスプレイ基板は、波長４００ｎｍにおいて、基板の両表面をそれぞれ３０μｍ除去したとき（基板肉厚が０．１ｍｍ以上の場合）、或いはそれぞれ肉厚の１／３除去したとき（基板肉厚が０．１ｍｍ未満の場合）の透過率と、除去前の透過率との差△Ｔ４００が、０．５〜５．０％の範囲にあることが好ましい。表面層除去前後の４００ｎｍにおける透過率差△Ｔ４００が０．５％以上であれば、２枚のガラス基板を用いるＬＣＤではトータル１％の透過率向上につながり、ＬＣＤの輝度を向上させるこが可能である。△Ｔ４００は、好ましくは０．７％以上、より好ましくは０．９％以上、更に好ましくは１．０％以上である。ただし△Ｔ４００が大きすぎる場合、ガラス基板表面の組成の不均一さが著しいことを意味しており、これによる歪や基板表面のうねりが悪化する。それゆえ△Ｔ４００は５％未満、好ましくは４％以下、より好ましくは３％以下、さらに好ましくは２％以下、最も好ましくは１．５％以下である。
【００１８】
同様に、波長６００ｎｍにおいて、基板の両表面をそれぞれ３０μｍ除去したとき（基板肉厚が０．１ｍｍ以上の場合）、或いはそれぞれ肉厚の１／３除去したとき（基板肉厚が０．１ｍｍ未満の場合）の透過率と、除去前の透過率との差△Ｔ６００が、０．３〜５．０％の範囲にあることが好ましい。表面層除去前後の６００ｎｍにおける透過率差△Ｔ６００が大きければＬＣＤの輝度向上に寄与することができる。△Ｔ６００は、好ましくは０．５％以上、より好ましくは０．７％以上、更に好ましくは０．９％以上、最も好ましくは１％以上である。ただし△Ｔ６００が大きすぎる場合、ガラス基板表面の組成の不均一さが著しいことを意味しており、これにより歪や基板表面のうねりが悪化する。このような事情から△Ｔ６００は５％未満、好ましくは４％以下、より好ましくは３％以下、さらに好ましくは２％以下、最も好ましくは１．５％以下である。
【００１９】
上記したような特性は、ガラス表面の組成を変化させることで達成可能である。これによって生じる組成の異なる層（異質層）は、ガラス成分中のＳｉＯ２の割合が基板内部よりも相対的に高くなっていることが重要である。ＳｉＯ２の割合が高い層が基板表面に存在することにより、基板表面の屈折率が空気の屈折率に近づき、基板表面での反射率が低下する。その結果、基板の透過率が高くなる。なお異質層とガラス基板内部との屈折率差は非常に小さいため、透過率を大きく低下させる要因とはならないと考えられる。また内部にいくに従って徐々に組成が変化していく構造であれば、両者の界面での反射が実質的に生じることがないため望ましい。
【００２０】
また上記△Ｔ４００と△Ｔ６００の差が１％以下であることが好ましい。この差が大きいと、基板が着色する。△Ｔ４００と△Ｔ６００の差は、０．５％以下であることが望ましい。
【００２１】
なお、△Ｔ４００や△Ｔ６００を増加させるには、異質層中のＳｉＯ２成分の割合を増加させたり、異質層の厚みを増大させたりすればよく、また低下させるには異質層の厚みを薄くすればよい。
【００２２】
異質層の厚みは１０ｎｍ以上、好ましくは２０ｎｍ以上、より好ましくは３０ｎｍ以上、さらに好ましくは５０ｎｍ以上、特に好ましくは１００ｎｍ以上、最適には５００ｎｍ以上である。異質層が厚いほど、基板内部において急激な屈折率変化を起こすことなく異質層表面の屈折率をより低くすることが可能になり、基板の透過率を高めることができる。ただし３０μｍを越えると、基板の表面品位が低下する。好ましくは２０μｍ以下、より好ましくは１０μｍ以下、さらに好ましくは５μｍ以下、もっとも望ましくは１μｍ以下とすることで、基板の表面品位を損なうことなく、必要な特性を得ることができる。
【００２３】
ところでディスプレイ基板には、上記以外にも種々の特性が要求される。
（ａ）溶融性
ガラスの溶融性が悪いと、ガラス中に泡、異物等の内部欠陥が発生しやすくなる。ガラス中の泡や異物は、光の透過を妨げるため、ディスプレイ用ガラス基板としては致命的な欠陥となる。このような内部欠陥を抑えるためには、ガラスを高温で長時間溶融しなければならない。このためガラスの溶融性が優れていることが望ましい。
（ｂ）成形性
ディスプレイ基板は、主としてダウンドロー法やフロート法により成形される。ダウンドロー法の例としては、スロットダウンドロー法やオーバーフローダウンドロー法等が挙げられる。ダウンドロー法で成形したガラス基板は研磨加工が不要であるため、コストダウンを図りやすいという利点がある。ただしダウンドロー法によってガラス基板を成形する場合には、ガラスが失透しやすいため、耐失透性に優れたガラスが要求される。
（ｃ）密度、比ヤング率
ディスプレイ基板は、年々大型化が進んでいる。大型、薄肉のガラス基板は、自重によるたわみが大きく、そのことが製造工程において大きな問題になっている。すなわち、この種のガラス基板は、複数段の棚が形成されたカセット内に収納され、搬送される。ところが大型で、薄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、カセットや他のガラス基板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。
【００２４】
ガラス基板の自重によるたわみ量は、ガラスの密度に比例し、ヤング率に反比例して変化する。従ってガラス基板のたわみ量を小さく抑えるためには、ヤング率／密度の比で表される比ヤング率を高くする必要がある。比ヤング率を高めるためには、ヤング率が高く、しかも密度が低いガラス材質が必要となる。
（ｄ）熱膨張係数
ＴＦＴ−ＬＣＤの製造工程は熱処理工程が多く、ガラス基板は急加熱と急冷が繰り返される。従ってガラス基板には高い耐熱衝撃性が求められる。更に、上記したように近年ガラス基板は大型化しているため、ガラス基板に温度差がつきやすくなるだけでなく、端面に微少なキズ、クラックが発生する確率も高くなり、熱工程中で基板が破壊する確率が高くなる。この問題を解決する最も根本的かつ有効な方法は、熱膨張差から生じる熱応力を減らすことであり、そのため熱膨張係数の低いガラスが求められている。また薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）材料との熱膨張差が大きくなると、ガラス基板にそりが発生するため、ｐ−Ｓｉ等のＴＦＴ材料の熱膨張係数（約３０〜４０×１０−７／℃）に近似する熱膨張係数を有することも求められる。
（ｅ）歪点
ＴＦＴ−ＬＣＤの製造工程でガラス基板は繰り返し熱処理を受ける。ガラス基板の耐熱性が低いと、ＴＦＴ−ＬＣＤの製造工程中で、ガラス基板が４００〜６００℃の高温にさらされた時に、熱収縮と呼ばれる微小な寸法収縮が起こり、これがＴＦＴの画素ピッチのずれを引き起こして表示不良の原因となる恐れがある。またガラス基板の耐熱性が更に低いと、ガラス基板の変形、そり等が起こる恐れがある。さらに成膜等の液晶製造工程でガラス基板が熱収縮してパターンずれを起こさないようにするためにも、耐熱性に優れたガラスが要求される。
（ｆ）耐薬品性
ＴＦＴ−ＬＣＤ用ガラス基板の表面には、透明導電膜、絶縁膜、半導体膜、金属膜等が成膜され、しかもフォトリソグラフィーエッチング（フォトエッチング）によって種々の回路やパターンが形成される。また、これらの成膜、フォトエッチング工程において、ガラス基板には、種々の熱処理や薬品処理が施される。従ってガラス中にアルカリ金属酸化物（Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｌｉ２Ｏ）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や、フォ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、バッファードフッ酸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が要求される。
【００２５】
上記した種々の特性を満たすディスプレイ基板を得るための好適なガラス組成として、質量百分率でＳｉＯ２ ５０〜７０％、Ａｌ２Ｏ３ １０〜２５％、Ｂ２Ｏ３ ３〜２０％、ＭｇＯ ０〜１０％、ＣａＯ ３〜１５％、ＢａＯ ０〜１０％、ＳｒＯ ０〜１０％、ＺｎＯ ０〜１０％、ＴｉＯ２ ０〜５％、Ｐ２Ｏ５ ０〜５％含有する無アルカリガラスを挙げることができる。以下に組成範囲を限定した理由を説明する。
【００２６】
ＳｉＯ２の含有量は５０〜７０％である。５０％より少ないと、耐薬品性、特に耐酸性が悪化し、また低密度化を図ることが困難となる。また７０％より多いと、高温粘度が高くなり、溶融性が悪くなると共に、ガラス中に失透異物（クリストバライト）の欠陥が生じ易くなる。ＳｉＯ２の含有量は５８％以上、特に６０％以上、さらには６２％以上であることが好ましく、また６８％以下、特に６６％以下が好ましい。
【００２７】
Ａｌ２Ｏ３の含有量は１０〜２５％である。１０％より少ないと、歪点を６００℃以上にすることが困難となる。またＡｌ２Ｏ３にはガラスのヤング率を向上し、比ヤング率を高める働きがあるが、１０％より少ないとヤング率が低下する。Ａｌ２Ｏ３の含有量は１２％以上、特に１４．５％以上であることが好ましく、また１９％以下、特に１８．０％以下であることが好ましい。なお１９％より多いと液相温度が高くなり、耐失透性が低下する。
【００２８】
Ｂ２Ｏ３は融剤として働き、粘性を下げ溶融性を改善する成分である。またＢ２Ｏ３が多いほど、表面にＳｉＯ２の割合が高い異質層を形成し易くなる。一方、液晶ディスプレイに使用されるガラス基板には高い耐酸性が要求されるが、Ｂ２Ｏ３が多くなるほど耐酸性が低下する傾向にある。Ｂ２Ｏ３の含有量は３〜２０％である。３％より少ないと、融剤としての働きが不十分になると共に、耐バッファードフッ酸性が悪化する。また２０％より多いと、ガラスの歪点が低下し、耐熱性が低下すると共に耐酸性が悪化する。さらにヤング率が低下するため、比ヤング率が低下する。Ｂ２Ｏ３の含有量は５％以上、特に８．６％以上、さらには９．５％以上であることが好ましい。また１５％以下、特に１４％以下、さらには１２％以下であることが好ましい。
【００２９】
ＭｇＯの含有量は０〜１０％である。ＭｇＯは、歪点を低下させることなく、高温粘性を下げ、ガラスの溶融性を改善する。またアルカリ土類金属酸化物の中では最も密度を下げる効果がある。しかしながら多量に含有すると液相温度が上昇し、耐失透性が低下する。またＭｇＯはバッファードフッ酸と反応して生成物を形成し、ガラス基板表面の素子上に固着したり、ガラス基板に付着してこれを白濁させる恐れがあるため、その含有量には制限がある。従ってＭｇＯの含有量は０〜２％、特に０〜１％、さらには０〜０．５％、望ましくは実質的に含有しないことが好ましい。
【００３０】
ＣａＯも、ＭｇＯと同様に歪点を低下させることなく、高温粘性を下げ、ガラスの溶融性を著しく改善する成分であり、その含有量は３〜１５％である。この種の無アルカリガラス基板は、一般に溶融し難く、安価に高品質のガラス基板を大量に供給するためには、その溶融性を高めることが重要である。本発明のガラス組成系ではＳｉＯ２を減少させることが、溶融性を高めるために最も効果的であるが、ＳｉＯ２の量を減らすと、耐酸性が極端に低下すると共にガラスの密度、熱膨張係数が増大するため好ましくない。従って本発明においては、ガラスの溶融性を高めるため、ＣａＯを３％以上含有させている。一方、ＣａＯが１５％より多くなると、ガラスの耐バッファードフッ酸性が悪化し、ガラス基板表面が浸食されやすくなると共に、反応生成物がガラス基板表面に付着してガラスを白濁させ、さらに熱膨張係数が高くなりすぎるため好ましくない。ＣａＯの含有量は４％以上、特に５％以上、さらには６％以上であることが好ましく、また１２％以下、特に１０％以下、さらには９％以下であることが好ましい。
【００３１】
ＢａＯは、ガラスの耐薬品性、耐失透性を向上させる成分であり、０〜１０％含有する。ただしガラスの密度や熱膨張係数を大きく上昇させる成分であり、低密度化、低膨張化する場合には極力含まない方が好ましい。また環境面からも多量の含有は好ましくない。ＢａＯの含有量は５％以下、特に２％以下であることが好ましい。ガラスを低密度化、低膨張化するためには１％以下、特に０．１％以下であることが望ましい。
【００３２】
ＳｒＯは、ガラスの耐薬品性、耐失透性を向上させる成分であり、０〜１０％含有する。ただし多量に含有すると、ガラスの密度や熱膨張係数が上昇する。ＳｒＯの含有量は４％以下、特に２．７％、さらには１．５％以下が好ましい。
【００３３】
またＢａＯおよびＳｒＯは、特に耐バッファードフッ酸（ＢＨＦ）性を高める性質を持つ成分である。従って、耐ＢＨＦ性を向上させるためには、これらの成分を合量で０．１％以上（好ましくは０．３％以上、より好ましくは０．５％以上）含有させることが好ましい。しかし、上述したようにＢａＯおよびＳｒＯを多く含有しすぎると、ガラスの密度や熱膨張係数が上昇するため、合量で６％以下に抑えることが望ましい。その範囲内で、ＢａＯとＳｒＯの合量は、耐ＢＨＦ性及び耐失透性を高めるという観点に立てば、できるだけ多く含有することが望ましく、一方、密度や熱膨張係数の低下、或いは環境面への配慮という観点に立てば、できるだけ少なくすることが望ましい。
【００３４】
ＺｎＯは、ガラス基板の耐バッファードフッ酸性を改善すると共に溶融性を改善する成分であるが、多量に含有するとガラスが失透しやすくなり、歪点も低下する上、密度が上昇するため好ましくない。従って、その含有量は０〜１０％、好ましくは０〜７％、より好ましくは５％以下、さらに好ましくは３％以下、特に０．９％以下、最も好ましくは０．５％以下である。
【００３５】
ＭｇＯ、ＣａＯ、ＢａＯ、ＳｒＯ、ＺｎＯの各成分は混合して含有させることによりガラスの液相温度を著しく下げ、ガラス中に結晶異物を生じさせ難くすることにより、ガラスの溶融性、成形性を改善する効果がある。しかしながら、これらの合量が少ないと、融剤としての働きが充分ではなく溶融性が悪化すると共に、熱膨張係数が低くなりすぎ、ＴＦＴ材料との整合性が低下する。一方、多すぎると、密度が上昇し、ガラス基板の軽量化が図れなくなる上、比ヤング率が低下するため好ましくない。これらの成分の合量は６〜２０％、特に６〜１５％、さらには６〜１２％であることが好ましい。
【００３６】
ＴｉＯ２は、ガラスの耐薬品性、特に耐酸性を改善し、かつ高温粘性を下げて溶融性を向上する成分であるが、多く含有するとガラスに着色を生じ、その透過率を減ずるためディスプレイ用のガラス基板としては好ましくない。よってＴｉＯ２は０〜５％、好ましくは０〜３％、より好ましくは０〜１％に規制すべきである。
【００３７】
Ｐ２Ｏ５は、ガラスの耐失透性を向上する成分であるが、多く含有するとガラス中に分相、乳白が起こると共に、耐酸性が著しく悪化するため好ましくない。よってＰ２Ｏ５は０〜５％、好ましくは０〜３％、より好ましくは０〜１％に規制すべきである。
【００３８】
また、上記成分以外にも、本発明では、Ｙ２Ｏ３、Ｎｂ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３を合量で５％程度まで含有することができる。これらの成分は歪点、ヤング率等を高める働きがあるが、多く含有すると密度が増大してしまうので好ましくない。更にガラス特性が損なわれない限り、Ａｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ５、Ｆ２、Ｃｌ２、ＳＯ３、Ｃ、あるいはＡｌ、Ｓｉなどの金属粉末等の清澄剤を合量で５％まで含有させることができる。また、ＣｅＯ２、Ｆｅ２Ｏ３なども清澄剤として合量で５％まで含有させることができる。なおＡｓ２Ｏ３は、環境面から使用しないことが望ましい。
【００３９】
次に本発明のディスプレイ基板を製造する方法を説明する。
【００４０】
まず、所望の組成となるようにガラス原料を調合する。次いで、調合された原料をガラス溶融炉に投入し、溶融する。溶融温度は、上記組成の無アルカリガラスの場合、１５００〜１６５０℃程度である。続いてガラスをオーバーフローダウンドロー法、スロットダウンドロー法、フロート法、ロールアウト法等の方法を用いて薄板状に成形する。特にオーバーフローダウンドロー法によって成形すると、未研磨でも非常に表面品位に優れたガラス板が得られるため好ましい。
【００４１】
なお、上記製造工程において、基板表面に異質層を形成する方法としては、例えば（１）ガラス表面からのＢ２Ｏ３の揮発を促進させ、相対的に表面部分のＳｉＯ２濃度を高める、（２）高シリカ含有ガラスを溶融炉内に投入し、溶融ガラス表面に形成された高ＳｉＯ２層が基板表面となるように成形を行う、等の方法が採用可能である。特に（１）の方法によれば、内部にいくに従って徐々に組成を変化させることが可能であり好ましい。
【００４２】
以上のようにして本発明のディスプレイ基板を製造することができる。
【実施例】
【００４３】
以下、本発明のディスプレイ基板の実施例を示す。
【００４４】
本発明のガラス基板は以下記載の方法によって得ることが可能である。
【００４５】
まず、表１に示す組成となるようにガラス原料を調合し、連続式ガラス溶融炉に投入して１５５０〜１７５０℃で溶融する。さらにオーバーフローダウンドロー法を用いて厚さ０．７ｍｍの薄板状に成形する。このとき、成形炉内にガラス生地の流れ方向と平行な空気の流れを起こさせるファンを取り付け、それらのファンによって空気の流れを制御し、常に新鮮な空気が融液や板ガラスに接触するようにする。なお極端な冷却が進まないように、成形炉内に流れ込む空気は予め予熱しておき、また空気の流れ方向は上から下方向とすることが望ましい。このような条件下で成形を行うことにより、融液表面からのＢ２Ｏ３の揮発を促し、表面にＳｉＯ２の割合が高い異質層を形成することができる。なお異質層の厚みは、ガラス融液に接する新鮮な空気の量を調整することによって変化させることができる。空気の量を調整する手段としては、空気の流速、流量等の調整であり、例えば異質層を厚くしたい場合は、空気の流速を上げたり、空気の流量を増やしたりすればよい。
【００４６】
【表１】
【００４７】
得られたガラスＡの二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）による分析結果を図１〜６に示す。ＳＩＭＳ分析はＰＨＩ社製６３００を使用し、一次イオン種：Ｏ２＋、一次イオン加速エネルギー：３ｋｅＶ、一次イオン入射角：６０度の条件で分析を行った。横軸は表面からの深さ、縦軸はＳｉ＋の強度を１としたときの各成分の強度を表したものである。多くの成分で表面からおよそ２０ｎｍのあたりに著しい変化が認められ、相対強度が低下している。５０μｍにおける相対強度で比較したときの、上位３成分はＡｌ、Ｃａ及びＳｒである。これらの相対強度をＰＡｌ、ＰＣａ、ＰＳｒとし、基板表面から５０μｍまでの範囲において、深さＤにおけるＡｌ，Ｃａ，Ｓｒの相対強度をＱＡｌ、ＱＣａ、ＱＳｒとした時｛（（ＰＡｌ−ＱＡｌ）／ＰＡｌ）＋（（ＰＣａ−ＱＣａ）／ＰＣａ）＋（（ＰＳｒ−ＱＳｒ）／ＰＳｒ）｝／３＝０．１となるＤを求めたところＤの値は１１ｎｍであった。つまりガラスＡの異質層の厚みは、１１ｎｍと特定された。
【００４８】
次にガラスＡ（肉厚０．７ｍｍ）から５０ｍｍ×５０ｍｍの試料片を切り出し、面取りを行った。さらに両面研磨機を用いて光学鏡面研磨（Ｒａ：１０Å以下）を行い、肉厚の最大値と最小値の差が０．００４ｍｍの範囲内に有り、かつ、肉厚が６０μｍ薄くなった試料を作製した。続いて作製した試料の透過率をＵＶ３１００ＰＣ（島津製作所）を用い、スリット幅２ｎｍ、スキャン速度：中速、サンプリングピッチ：０．１ｎｍにおいて測定した。同様に、ガラスＡ（未研磨）の透過率を測定し、両者の透過率差を求めた。結果を図７に示す。
【００４９】
図７から明らかなように、本発明における実施例は、△Ｔ４００が０．７％、△Ｔ６００が０．３％であった。またその差は０．４％であり、極端な着色も認められなかった。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明のディスプレイ基板は、液晶ディスプレイ基板としてだけでなく、例えばＥＬディスプレイ基板等、その他のフラットパネルディスプレイの基板として使用可能である。また電荷結合素子（ＣＣＤ）、等倍近接型固体撮像素子（ＣＩＳ）等のイメージセンサーのカバーガラス等としても使用可能である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
肉厚０．１ｍｍ以上のディスプレイ基板であって、波長４００ｎｍにおいて、基板の両表面をそれぞれ３０μｍ除去したときの透過率と、除去前の透過率との差△Ｔ４００が、０．５〜５．０％の範囲にあることを特徴とするディスプレイ基板。
【請求項２】
肉厚０．１ｍｍ未満のディスプレイ基板であって、波長４００ｎｍにおいて、基板の両表面をそれぞれ肉厚の１／３除去したときの透過率と、除去前の透過率との差△Ｔ４００が、０．５〜５．０％の範囲にあることを特徴とするディスプレイ基板。
【請求項３】
波長６００ｎｍにおいて、基板の両表面を除去したときの透過率と、除去前の透過率との差△Ｔ６００が、０．３〜５．０％の範囲にあることを特徴とする請求項１又は２のディスプレイ基板。
【請求項４】
△Ｔ４００と△Ｔ６００の差が１％以下であることを特徴とする請求項３のディスプレイ基板。
【請求項５】
内部とは組成の異なる異質層を表面に有することを特徴とする請求項１〜４の何れかのディスプレイ基板。
【請求項６】
異質層の厚みが１０ｎｍ〜３０μｍであることを特徴とする請求項５のディスプレイ基板。
【請求項７】
異質層のＳｉＯ２含有量が、基板内部よりも高いことを特徴とする請求項５又は６のディスプレイ基板。
【請求項８】
無アルカリガラスからなることを特徴とする請求項１〜７の何れかのディスプレイ基板。
【請求項９】
質量百分率でＳｉＯ２ ５０〜７０％、Ａｌ２Ｏ３ １０〜２５％、Ｂ２Ｏ３ ３〜２０％、ＭｇＯ ０〜１０％、ＣａＯ ３〜１５％、ＢａＯ ０〜１０％、ＳｒＯ ０〜１０％、ＺｎＯ ０〜１０％、ＴｉＯ２ ０〜５％、Ｐ２Ｏ５ ０〜５％含有する無アルカリガラスからなることを特徴とする請求項１〜８の何れかのディスプレイ基板。
【請求項１０】
液晶ディスプレイ基板として使用されることを特徴とする請求項１〜９の何れかのディスプレイ基板。
【請求項１】
肉厚０．１ｍｍ以上のディスプレイ基板であって、波長４００ｎｍにおいて、基板の両表面をそれぞれ３０μｍ除去したときの透過率と、除去前の透過率との差△Ｔ４００が、０．５〜５．０％の範囲にあることを特徴とするディスプレイ基板。
【請求項２】
肉厚０．１ｍｍ未満のディスプレイ基板であって、波長４００ｎｍにおいて、基板の両表面をそれぞれ肉厚の１／３除去したときの透過率と、除去前の透過率との差△Ｔ４００が、０．５〜５．０％の範囲にあることを特徴とするディスプレイ基板。
【請求項３】
波長６００ｎｍにおいて、基板の両表面を除去したときの透過率と、除去前の透過率との差△Ｔ６００が、０．３〜５．０％の範囲にあることを特徴とする請求項１又は２のディスプレイ基板。
【請求項４】
△Ｔ４００と△Ｔ６００の差が１％以下であることを特徴とする請求項３のディスプレイ基板。
【請求項５】
内部とは組成の異なる異質層を表面に有することを特徴とする請求項１〜４の何れかのディスプレイ基板。
【請求項６】
異質層の厚みが１０ｎｍ〜３０μｍであることを特徴とする請求項５のディスプレイ基板。
【請求項７】
異質層のＳｉＯ２含有量が、基板内部よりも高いことを特徴とする請求項５又は６のディスプレイ基板。
【請求項８】
無アルカリガラスからなることを特徴とする請求項１〜７の何れかのディスプレイ基板。
【請求項９】
質量百分率でＳｉＯ２ ５０〜７０％、Ａｌ２Ｏ３ １０〜２５％、Ｂ２Ｏ３ ３〜２０％、ＭｇＯ ０〜１０％、ＣａＯ ３〜１５％、ＢａＯ ０〜１０％、ＳｒＯ ０〜１０％、ＺｎＯ ０〜１０％、ＴｉＯ２ ０〜５％、Ｐ２Ｏ５ ０〜５％含有する無アルカリガラスからなることを特徴とする請求項１〜８の何れかのディスプレイ基板。
【請求項１０】
液晶ディスプレイ基板として使用されることを特徴とする請求項１〜９の何れかのディスプレイ基板。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１８４０８（Ｐ２０１２−１８４０８Ａ）
【公開日】平成２４年１月２６日（２０１２．１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８２０８６（Ｐ２０１１−１８２０８６）
【出願日】平成２３年８月２４日（２０１１．８．２４）
【分割の表示】特願２００４−２９０３７０（Ｐ２００４−２９０３７０）の分割
【原出願日】平成１６年１０月１日（２００４．１０．１）
【出願人】（０００２３２２４３）日本電気硝子株式会社 (1,447)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月２６日（２０１２．１．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２４日（２０１１．８．２４）
【分割の表示】特願２００４−２９０３７０（Ｐ２００４−２９０３７０）の分割
【原出願日】平成１６年１０月１日（２００４．１０．１）
【出願人】（０００２３２２４３）日本電気硝子株式会社 (1,447)
【Ｆターム（参考）】
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