高歪点ガラス
高歪点及び低液相線温度を示す、希土類アルミノケイ酸（ＲＥ２Ｏ３-Ａｌ２Ｏ３-ＳｉＯ２）三元系からなるガラス族で、好ましくはＬａ２Ｏ３-Ａｌ２Ｏ３-ＳｉＯ２三元系。このガラスはエレクトロニクス用途、特にフラットパネルディスプレイデバイスに良く適合することができ、酸化物基準のガラスバッチから計算し、モル％で表して、６０〜８８％ＳｉＯ２，５〜２５％Ａｌ２Ｏ３及び２〜１５％ＲＥ２Ｏ３の組成を有する。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の説明】
【０００１】
本出願は、２００５年８月１７日に出願された、名称を「高歪点ガラス（High Strain Pont Glasses）」とする、米国特許出願第６０/７０９３３７号の恩典を特許請求する。上記出願の明細書は本明細書に参照として含まれる。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、高い歪点及び比較的低い液相線温度を特徴とする、希土類アルミノケイ酸（ＲＥ２Ｏ３-Ａｌ２Ｏ３-ＳｉＯ２）ガラスに関する。
【背景技術】
【０００３】
本発明の材料で最も重要なことは電子デバイス用基板になり得ることである。液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、太陽電池、エレクトロニクス、マイクロエレクトロニクス等のような電子デバイスの製造におけるいくつかのプロセスには極めて高い温度で実施される工程がある。例えば、アクティブマトリックスＬＣＤには画素毎にダイオードまたは薄膜トランジスタのような能動デバイスが用いられ、よって高コントラスト及び高応答速度が可能になる。多くのディスプレイデバイスでは現在、そのプロセスを４５０℃より低い温度で達成できる、非晶質シリコン（ａ-Ｓｉ）が利用されているが、多結晶シリコン（ポリＳｉ）プロセスが好ましい。ポリＳｉはより高い駆動電流及び電子易動度を有し、よって画素の応答速度を高める。さらに、ポリＳｉプロセスを用いれば、ディスプレイ駆動回路を直接にガラス基板上に作り上げることが可能である。対照的に、ａ-Ｓｉでは、集積回路パッケージ封入手法を用いてディスプレイ周辺に取り付けなければならない、個別ドライバＩＣが必要である。最も効率的なポリＳｉ処理法は低くとも７３０℃の温度で行われ、そのようなプロセスでは（高速スイッチングのための）極めて高い電子易動度及び大面積にかけて優れたＴＦＴ均一性を有するポリＳｉ膜の形成が可能になる。この製造プロセスは一般に、６５０℃ないしさらに高い温度に基板が加熱される結果となる高温プロセスを用いる、薄膜の被着及びパターン形成の繰返しからなる。一般的な市販ＬＣＤガラス（例えば、コーニング（Corning）１７３７及びコーニングＥａｇｌｅ）はほぼ６７０℃の歪点を示す。石英ガラスは十分に高い９９０〜１０００℃の歪点を有するが、その５×１０−７/℃の熱膨張係数（ＣＴＥ）はシリコンの３７×１０−７/℃のＣＴＥよりかなり低く、このため高応力及び故障が生じ得る。さらに、電子デバイスに適する石英ガラス基板の形成にともなうコストは尋常ではない。ほとんどのＬＣＤガラスの歪点は、ガラス内の改質剤含有量を下げ、シリカ含有量を上げることで高くすることができるが、これはガラスを融解及び清澄して高品質融液にするに必要な温度も高める。この温度は２００ポアズ温度またはＴ２００Ｐと称されることが多い。すなわち、一般的に、歪点が高くなるほどＴ２００Ｐは高くなり、このため、耐火物の消耗が加速され、エネルギー消費が大きくなり、総コストが上がり、よって歪点と融解性の間にトレードオフがあることが多い。
【０００４】
他の電子デバイスについても、共通のプロセス工程では処理に耐えるような高温基板が必要である。ほとんどの高水準エレクトロニクス製造ではゲート酸化物及びドーパント活性化のアニール処理が必要である。これらのプロセスは６５０℃をこえる温度で行われる。
【０００５】
基板に接合された薄い単結晶シリコン（ｘ-Ｓｉ）層を用いる、単結晶シリコン加工法の場合においてさえ、高温基板が必要である。単結晶シリコンにより、ポリＳｉで達成されるよりも一層高い電子易動度が可能になる。接合工程には、先に述べたゲート酸化物及びドーパント活性化と同じく、高温度が必要であることが多い。
【０００６】
液相線粘度も基板になり得るガラスの選択に主要な役割を果たす。液相線温度が低くなることは液相線粘度が高くなることを意味する。そのような高粘度により、引下げ法のような、工業的に適切なガラス成形法の選択の範囲を広げることが可能になる。引下げ法の特定の例の１つは、オーバーフロー引下げまたは融合シート製造プロセスとして知られている。オーバーフロー引下げプロセスは特許文献１及び２に説明されている。したがって、ガラス成形装置において高粘度を可能にする、液相線温度が低いガラスは、引下げ製造プロセスに良く適合し得る。ガラスの液相線温度が低くなるほど、ガラス成形プロセスに用いられる耐火材料の消耗が少なくなるという利点もある。これはガラス成形装置の寿命がより長くなることを意味し、一方で、融解及び清澄温度（Ｔ２００Ｐ）が低いガラスは可使時間を延ばす。
【０００７】
したがって、（１）高い歪点（＞６５０℃）を有し、加工後にコストのかかる熱処理を必要とせず、（３）シリコンのＣＴＥに近いＣＴＥを有し、（４）従来の融解ユニットで融解できて（Ｔ２００Ｐ＜１６５０℃）、工業的に確立されている方法にしたがって成形できる、ガラスが必要とされている。さらに、ガラスは可視光に対して透明であり、耐薬品性があることが好ましいであろう。これらのいくつかの品質は、高温での安定性が必要な、フラットパネルディスプレイ、光電池、フォトマスク、光磁気ディスク並びにチューブ及びファイバ用途のような様々な製品の製造のためのガラスに必要である。
【特許文献１】米国特許第３３３８６９６号明細書
【特許文献２】米国特許第３６８５６０９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の主要な課題は、表面上でのポリＳｉまたはｘ-Ｓｉ膜の製造に適する特性を有する無アルカリガラスを提供することである。
【０００９】
別の課題は、６５０℃をこえる温度での処理を可能にするに十分に高い歪点を有するガラスを製造することである。
【００１０】
また別の課題は、従来の手順で融解及び形成を行うことができ、高品質のポリＳｉ膜またはｘ-Ｓｉ膜の適用のための基板を提供することができる、ガラスを提供することである。
【００１１】
さらにまた別の課題は、高品質のポリＳｉまたはｘ-Ｓｉの薄膜を表面に有する、電子デバイス、特にフラットパネルディスプレイを提供することである。
【００１２】
別の課題は、基本的にＲＥ２Ｏ３-Ａｌ２Ｏ３-ＳｉＯ２からなり、ここでＲＥは希土類を含み、必要に応じて、アルカリ酸化物、アルカリ土類酸化物及び遷移金属酸化物のような、選択された酸化物を含有する、新規なガラス族を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一部は、６５０℃より高く、好ましくは７３０℃より高い歪点、１３００℃ないしそれより低い液相線温度、ほぼ１５００℃ないしそれより低い２００ポアズ温度（Ｔ２００Ｐ）、及び様々なガラス成形プロセスに有利な液相線粘度を示す、希土類アルミノケイ酸（ＲＥ２Ｏ３-Ａｌ２Ｏ３-ＳｉＯ２）ガラス系に属する。
【００１４】
本発明はさらに、透明ガラス基板上のポリＳｉ膜を有し、基板が４〜１５モル％のＲＥ２Ｏ３含有量及び７３０℃より高い歪点を有する、電子デバイスに属する。希土類（ＲＥ）は、Ｓｃ，Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕ及びこれらの混合物からなる群から選ばれる。好ましい実施形態において、希土類はランタンを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
概括的には、本発明の無アルカリガラスは、ガラスバッチから酸化物基準で計算し、モル％で表して：
ＳｉＯ２ ６０〜８８％
Ａｌ２Ｏ３ １０〜２５％
ＲＥ２Ｏ３ ２〜１５％
ＲＯ ０〜２０％
の範囲内に入る組成を有する。
【００１６】
ＳｉＯ２はガラスの主要網状結合形成成分としてはたらく。ＳｉＯ２含有量が６０モル％より少なくなると、耐薬品性が悪影響を受け、許容できないレベルまで、歪点が下がり、ＣＴＥが上がる。ＳｉＯ２レベルが８５％を上回ると、液相線温度及び融解温度が一般に認められている板ガラス製造方法に適合しないレベルまで上がる。
【００１７】
ガラス組成成分としてのＡｌ２Ｏ３はガラス網状構造を安定化するためにはたらき、特に網状結合改質成分の存在の下で、ガラスの耐熱性及び耐失透性を高める。Ａｌ２Ｏ３のレベルが１０モル％より下がると、ガラスの失透が容易におこる。ガラスがＡｌ２Ｏ３を２５モル％より多く含有すると、液相線が１３００℃をこえ、ガラスは酸劣化を受けるようになる。
【００１８】
本発明で実証されるように、ガラス組成成分としてのＲＥ２Ｏ３はベースとなるアルミノケイ酸ガラスの高歪点を維持すると同時に液相線及びＴ２００Ｐ温度を下げる。ガラスが含有するＲＥ２Ｏ３が４モル％より少なければ、材料は高歪点組成材料のための従来の融解及び成形の実施には耐火性が強すぎるようになる。ＲＥ２Ｏ３が多すぎると、歪点が下がり、ＣＴＥが上がることになろう。一般に、（Ｌａ２Ｏ３を含むことが好ましい）改質酸化物の総量は、ガラス網状結合の構造保全性、したがって所望の高歪点を維持するために、アルミナの量をこえるべきではない。最良の特性（低いＣＴＥ及び液相線温度）は通常、[ＲＯ＋１.５×ＲＥ２Ｏ３]/Ａｌ２Ｏ３で与えられる改質剤対アルミナ比が１に近く、アルカリ土類酸化物の組成に依存して０.８５と１.２の間のときに得られる。ここで、ＲＥ（希土類）は、Ｓｃ，Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ及びＬｕとして定められる群から選ばれる。
【００１９】
いかなる数のフラックス（例えば改質酸化物）も、所望の性質を付与するためにバッチに添加することができる。これらのフラックスは基ガラスの歪点を低下させ得るが、ＣＴＥを高める、液相線温度を下げる、圧密に好ましい歪点を得る、特定の波長における吸収を得る、融解を容易にする、密度を改変する、または耐久性を改変する、目的の内のいずれかまたは全てに必要であることが多い。いくつかの酸化物がガラスの物理的及び化学的な性質に有する効果は一般に知られている。例えば、Ｂ２Ｏ３は、粘度を下げ、融解を容易にするためにはたらく成分である。ＭｇＯ及び／またはＣａＯの添加は、同等のＡｌ２Ｏ３添加で均衡をとれば、歪点をそれほど低下させずに液相線温度を下げることが知られている。同様に、ＢａＯ及び／またはＳｒＯも液相線温度を下げるに有益であり、ガラスの耐薬品性を向上させ、耐失透性を向上させるが、ＭｇＯまたはＣａＯより速くＣＴＥを高める傾向があることが知られている。ＺｎＯは、失透への耐性だけでなく、バッファードフッ酸への耐性も強めることが知られている。ガラス内の気泡を低減するためにＡｓ２Ｏ３，Ｓｂ２Ｏ５，ＣｅＯ２，ＳＯ３，ＳｎＯ２，ハロゲン化物及びその他の既知の清澄剤をバッチに添加することができる。
【００２０】
ＲＯで表される、改質酸化物の形態のフラックスは２０％までの量または溶解度で制限されるような量で添加することができる。フラックスは１５モル％より少ない量で添加されることが好ましい。改質酸化物はランタニド系列元素の酸化物だけでなく、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属の酸化物からも選択することができる。特定の例には、ＺｒＯ２，ＨｆＯ２，ＭｇＯ，ＣａＯ，ＳｒＯ，ＢａＯ，Ａｓ２Ｏ３，ＳｎＯ２，Ｌｉ２Ｏ，ＧｅＯ２，Ｇａ２Ｏ３，Ｓｂ２Ｏ３，Ｐ２Ｏ５及び／またはＢ２Ｏ３がある。好ましい実施形態では、Ｒはアルカリ土類元素のＭｇ，Ｃａ，ＳｒまたはＢａとなるであろう。
【００２１】
フラットパネルディスプレイデバイスに用いられるガラスに対しては改質酸化物が好ましいことに注意すべきである。しかし、特定の用途には、ＡｌＮのような窒化物による改質、またはＦ−のようなハロゲンによる改質も、それだけで、あるいは改質酸化物と組み合わせて、許容され得る。そのような場合でも、総改質剤含有量は２０モル％をこえるべきではなく、１５モル％より少ないことが好ましい。同様に、ＬＣＤディスプレイ用基板として用いられるガラスは無アルカリであることが好ましいが、この制限はその他の用途については厳密ではなく、したがって本発明が無アルカリガラスに限定されると解されるべきではない。
【００２２】
本発明のガラスは：
歪点 ＞７３０℃
ＣＴＥ ２５〜５０×１０−７/℃
液相線温度 ＜１３００℃
Ｔ２００Ｐ ＜１６００℃
液相線粘度 ＞１０,０００ポアズ
の特性を有することが好ましい。
【００２３】
さらに一層好ましい範囲には、７５０℃，７７５℃及び８００℃をこえる歪点、１２５０℃，１２００℃及び１１５０℃より低い液相線温度、１５５０℃，１５００℃及び１４７５℃より低い２００ポアズ温度、並びに５０,０００ポアズ，１００,０００ポアズ及び２００,０００ポアズをこえる液相線粘度を示すガラスがある。
【００２４】
好ましい実施形態は、上に指定された範囲内で、ガラスバッチから酸化物基準で計算し、同じくモル％で表して：
ＳｉＯ２ ６０〜７５％
Ａｌ２Ｏ３ １０〜２０％
ＲＥ２Ｏ３ ４〜１５％
ＲＯ ＜１０％
の組成を有する。
【００２５】
以下の表Ｉ及びIIはいくつかの組成を酸化物基準のモル％で示し、本発明の組成範囲を説明する。実際のバッチ構成成分は、酸化物または、他のバッチ成分とともに融解したときに適する比率で所望の酸化物に変換されるであろう、他の化合物の、いかなる材料も含むことができる。
【００２６】
バッチ構成成分を配合し、均質な融液の形成に役立つようにタンブルミキサーで完全に混合して、白金るつぼに充填した。蓋をした後、るつぼを移動させて、１４５０℃と１６５０℃の間の温度で稼動している炉内に入れた。次いで、ほぼ４〜１６時間後にるつぼを取り出して、鋼鉄金型上に注いだ。次いでガラスパテを金型からとりだし、ガラスの焼きなまし点より若干高い温度のアニール炉内に入れた。次いで、アニール炉内でガラスを冷却して、取り出した。
【００２７】
表Ｉに挙げてある数多くのガラスからのいくつかの関連する観察結果を述べる。例えば初めの７種のガラス（実施例１〜７）は、Ｌａ２Ｏ３でＹ２Ｏ３を置換すると、液相線温度がほぼ１５０℃下がり、これにより液相線粘度が１００倍高まることを示す。一方で、歪点は約４５℃しか下がらない。高められた液相線粘度によりガラスの成形がより容易になり、スロット引き法及び融合成形法を含む、製造の選択肢を広げることが可能になる。Ｙに比べてＬａの電場強度が弱く、質量が大きいことから予想されるように、Ｙ２Ｏ３の代りにＬａ２Ｏ３を用いることでＣＴＥ及び密度も高くなる。観測した中で最も低い１２１０℃の液相線温度は、７０ＳｉＯ２-１８Ａｌ２Ｏ３-１２Ｌａ２Ｏ３に近い組成（実施例７）で得られた。この組成はクリストバライト、ムライト及びピロケイ酸ランタン（Ｌａ２Ｓｉ２Ｏ７）の間で共融である。
【００２８】
順に次の２９種のガラス（実施例８〜３６）は、Ｙ２Ｏ３の異なる３つの水準（０，１及び３モル％）におけるＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３及びＬａ２Ｏ３の含有量の変化の効果を示す。結果は、７０ＳｉＯ２-１８Ａｌ２Ｏ３-１２Ｌａ２Ｏ３（実施例７）組成が、試験した全ての組成においてＹ２Ｏ３が液相線温度を上げるという点で最適のままであり、Ｙ２Ｏ３よりもＬａ２Ｏ３がムライト及び／またはクリストバライトの結晶化の抑制に有効であることを示す。
【００２９】
次の４４種の組成では「共融ガラス」（実施例７）への様々な添加酸化物の効果を調べた。ほとんどの添加物は液相線温度の低下にはほとんどないし全く効果が無かった。しかし、Ｂ２Ｏ３，ＭｇＯ及びＦの添加では全てにおいて液相線温度が下がった。表Ｉに示されるように、３モル％ＭｇＯの添加（実施例７４）で液相線温度を１１８０℃に押える最適効果が得られると思われ、その結果、対応して液相線粘度が高くなり、２４,０００ポアズになる。このガラスは容易に融解し、１４２５℃の２００ポアズ温度を示す。歪点は、ＭｇＯの添加で下がりはするが、それでも７８４℃である。
【００３０】
表IIはさらに、酸化物の量の変化のガラス特性に与える効果を示す。表IIの初めの３６種のガラスは、アルカリ土類アルミノケイ酸系のそれぞれにおける７０ＳｉＯ２-１８Ａｌ２Ｏ３-１２Ｌａ２Ｏ３「共融ガラス」の２つの共融組成物との混合物を示す。高シリカ含有クリストバライト-ムライト-長石共融組成物を、この組成ではＲＯ-Ａｌ２Ｏ３-ＳｉＯ２系におけるガラス形成組成に対して最高の歪点及び粘度並びに最低のＣＴＥが得られるから、第１の混合対象系として選んだ。アルカリ土類をより多く含むクリストバライト-長石-アルカリ土類ケイ酸共融組成物を、この組成では歪点を低め、ＣＴＥを高めるという犠牲を払うことになるとしても液相線温度を下げることができるから、第２の混合対象系として選んだ。それぞれがアルカリ土類系列の初めの５種のガラスは、７０ＳｉＯ２-１８Ａｌ２Ｏ３-１２Ｌａ２Ｏ３「共融ガラス」の（第１の）クリストバライト-ムライト-長石共融組成物との混合ガラスであり、それぞれの系列の終りの４種のガラスは、７０ＳｉＯ２-１８Ａｌ２Ｏ３-１２Ｌａ２Ｏ３「共融ガラス」の（第２の）クリストバライト-長石-アルカリ土類ケイ酸共融組成物との混合ガラスである。データは、第１の共融組成物の少量の添加で液相線温度を約１２１５℃（実施例９０）から１２００℃ないしさらに低くまで下げることができ、ＢａＯが最も有効であって、液相線温度を１１９５℃まで下げ得ることを示す。重い方のアルカリ土類イオンは歪点を全く低下させないが、軽い方のＭｇＯ及びＣａＯは低下させることも驚きである。残念なことに、ＢａＯのような重い方のアルカリ土類は、表IIに示されるように、ＣＴＥの最大の増加も生じさせる。したがって、アルカリ土類の混合物により、最良の、低下した液相線温度及び向上した特性の組合せが得られる。
【００３１】
次の２種のガラス（実施例１１７及び１１８）は、ＣＴＥの低下という追加の恩恵も有する、ＡｌＮの添加によるガラスの窒化がどのように歪点を８０５℃から８２６℃に上昇させ得るかを示すが、ＡｌＮの添加はＰｔが還元性多価イオンにさらされると融解しやすくなり得るＰｔ内張り融解容器にとって問題となり得るであろう。
【００３２】
実施例１２２〜１２４は、７０ＳｉＯ２-１８Ａｌ２Ｏ３-１２Ｌａ２Ｏ３「共融ガラス」に対し、高レベルのＢ２Ｏ３添加が、液相線温度にはいかなる有益な影響も与えずに、歪点をいかに急速に低下させるかを示す。
【００３３】
高ＣＴＥ及び高密度はフラットパネルディスプレイ基板への７０ＳｉＯ２-１８Ａｌ２Ｏ３-１２Ｌａ２Ｏ３「共融ガラス」の使用に対する最大に欠点であるから、最良のＣＴＥ及び密度を得るため並びに通常のＲＯ-Ｂ２Ｏ３-Ａｌ２Ｏ３-ＳｉＯ２ガラスより容易に融解する高歪点ガラス及び同様の物理特性を達成するため、１６００℃においてより低いＣＴＥ及び密度並びにより高い粘度を有する通常のＲＯ-Ｂ２Ｏ３-Ａｌ２Ｏ３-ＳｉＯ２ガラスのいくつかと７０ＳｉＯ２-１８Ａｌ２Ｏ３-１２Ｌａ２Ｏ３「共融ガラス」を混合した。この結果、１１２０℃の極めて低い液相線温度及び２６５,０００ポアズの極めて高い液相線粘度を７５４℃の歪点とともに示す、特に好ましいガラスが得られた。そのような高歪点をもつガラスが、６６７℃でしかない歪点を示すＥａｇｌｅ２０００（コーニング社）のような市販のＬＣＤ基板ガラスの２００ポアズ温度よりほぼ２００℃低い、１４７４℃に過ぎない２００ポアズ温度を有することは極めて異例である。すなわち、本発明のガラスはより高い歪点を有し、図１に示されるような、Ｌａ２Ｏ３の存在によって可能となった、より急峻な粘度曲線のために融解がより容易である。
【００３４】
ガラス１４６〜１８９は特性改善のための酸化物の混合に関するさらなる変形態様であるが、多くのトレードオフがあるから、当業者であれば、特定の用途及び所望のガラス特性によって最適組成の選択が決定されることを容易に認めるであろう。例えば、ガラス１９１及び１９２は、Ｌａ２Ｏ３の一部をＹ２Ｏ３で置換することによってガラス１３７の歪点がどれだけ高くなるかを示し、密度及びＣＴＥも下がるが、液相線温度は犠牲になることを示す。
【００３５】
表IIIは、ＺｒＯ２の添加により、ＳｉＯ２-Ａｌ２Ｏ３-Ｌａ２Ｏ３系においても高歪点ガラスを達成できることを実証している。
【００３６】
ランタン、イットリウムまたはその他の希土類を含む、高歪点希土類アルミノケイ酸ガラスの融解特性を改善するための成分としてのＺｒＯ２の使用により、ＴｉＯ２の添加に時としてともなう酸化還元反応問題及びＴａ２Ｏ５の添加にともなう密度／コストの悪化が回避される。改質剤としてのＺｒＯ２の使用には、歪点を高めるという有益な効果もある。さらに、そのようなガラスはＺｒであらかじめ実効的に飽和しており、したがって製造中にガラスと接するジルコンベース耐火材料に対する侵蝕性はかなり弱いであろう。
【００３７】
ＨｆとＺｒは化学的に類似しているから、ＨｆＯ２またはＨｆＯ２とＺｒＯ２の混合物の使用によっても無色の高歪点ガラスが得られるであろう。
【００３８】
図２は、１４モル％のＡｌ２Ｏ３及び８０モル％のＳｉＯ２を含有するＬａＺｒアルミノケイ酸ガラスにおけるＺｒＯ２含有量の関数としての、歪点（Ｔ歪）、焼きなまし点（Ｔなまし）及びＣＴＥの変化を示す。
【００３９】
表IIIは、ＺｒＯ２と同様に、ＭｇＯ，ＳｒＯ，ＳｎＯ２を添加したランタンアルミノケイ酸ガラスによって歪点が高く、ＣＴＥがシリコンと同等になることもある、材料が得られることを示す。これらのガラスの高シリカ含有量によって比較的高い液相線温度が保証されるが、先に説明した「共融」ガラス（実施例７）のような、低液相線温度ベースガラスの使用は、液相線温度をコーニング１７３７及びコーニングＥａｇｌｅのような市販のＬＣＤ基板ガラスの液相線温度により近づけるであろう。
【００４０】
表IVはランタン及びイットリウムからなる希土類（ＲＥ２Ｏ３）の組合せを含む２種のガラス２２７及び２２８を示す。
【００４１】
これらの表からわかるように、全ての組成について必ずしも全ての試験を行ってはいない。
【表１−１】
【表１−２】
【表１−３】
【表２−１】
【表２−２】
【表２−３】
【表２−４】
【表２−５】
【表３】
【表４】
【００４２】
限られた数の実施形態に関して本発明を説明したが、本開示の恩恵を有する当業者は、本明細書に開示される本発明の範囲を逸脱しない別の実施形態が案出され得ることを認めるであろう。本発明の範囲は添付される特許請求の範囲によって定められる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明のガラスの粘度を市販のディスプレイ基板ガラスに比較して示す粘度曲線である
【図２】本発明のガラスにおける、歪点、焼きなまし点及びＣＴＥの変化をＺｒＯ２含有量の関数として示すグラフである
【関連出願の説明】
【０００１】
本出願は、２００５年８月１７日に出願された、名称を「高歪点ガラス（High Strain Pont Glasses）」とする、米国特許出願第６０/７０９３３７号の恩典を特許請求する。上記出願の明細書は本明細書に参照として含まれる。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、高い歪点及び比較的低い液相線温度を特徴とする、希土類アルミノケイ酸（ＲＥ２Ｏ３-Ａｌ２Ｏ３-ＳｉＯ２）ガラスに関する。
【背景技術】
【０００３】
本発明の材料で最も重要なことは電子デバイス用基板になり得ることである。液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、太陽電池、エレクトロニクス、マイクロエレクトロニクス等のような電子デバイスの製造におけるいくつかのプロセスには極めて高い温度で実施される工程がある。例えば、アクティブマトリックスＬＣＤには画素毎にダイオードまたは薄膜トランジスタのような能動デバイスが用いられ、よって高コントラスト及び高応答速度が可能になる。多くのディスプレイデバイスでは現在、そのプロセスを４５０℃より低い温度で達成できる、非晶質シリコン（ａ-Ｓｉ）が利用されているが、多結晶シリコン（ポリＳｉ）プロセスが好ましい。ポリＳｉはより高い駆動電流及び電子易動度を有し、よって画素の応答速度を高める。さらに、ポリＳｉプロセスを用いれば、ディスプレイ駆動回路を直接にガラス基板上に作り上げることが可能である。対照的に、ａ-Ｓｉでは、集積回路パッケージ封入手法を用いてディスプレイ周辺に取り付けなければならない、個別ドライバＩＣが必要である。最も効率的なポリＳｉ処理法は低くとも７３０℃の温度で行われ、そのようなプロセスでは（高速スイッチングのための）極めて高い電子易動度及び大面積にかけて優れたＴＦＴ均一性を有するポリＳｉ膜の形成が可能になる。この製造プロセスは一般に、６５０℃ないしさらに高い温度に基板が加熱される結果となる高温プロセスを用いる、薄膜の被着及びパターン形成の繰返しからなる。一般的な市販ＬＣＤガラス（例えば、コーニング（Corning）１７３７及びコーニングＥａｇｌｅ）はほぼ６７０℃の歪点を示す。石英ガラスは十分に高い９９０〜１０００℃の歪点を有するが、その５×１０−７/℃の熱膨張係数（ＣＴＥ）はシリコンの３７×１０−７/℃のＣＴＥよりかなり低く、このため高応力及び故障が生じ得る。さらに、電子デバイスに適する石英ガラス基板の形成にともなうコストは尋常ではない。ほとんどのＬＣＤガラスの歪点は、ガラス内の改質剤含有量を下げ、シリカ含有量を上げることで高くすることができるが、これはガラスを融解及び清澄して高品質融液にするに必要な温度も高める。この温度は２００ポアズ温度またはＴ２００Ｐと称されることが多い。すなわち、一般的に、歪点が高くなるほどＴ２００Ｐは高くなり、このため、耐火物の消耗が加速され、エネルギー消費が大きくなり、総コストが上がり、よって歪点と融解性の間にトレードオフがあることが多い。
【０００４】
他の電子デバイスについても、共通のプロセス工程では処理に耐えるような高温基板が必要である。ほとんどの高水準エレクトロニクス製造ではゲート酸化物及びドーパント活性化のアニール処理が必要である。これらのプロセスは６５０℃をこえる温度で行われる。
【０００５】
基板に接合された薄い単結晶シリコン（ｘ-Ｓｉ）層を用いる、単結晶シリコン加工法の場合においてさえ、高温基板が必要である。単結晶シリコンにより、ポリＳｉで達成されるよりも一層高い電子易動度が可能になる。接合工程には、先に述べたゲート酸化物及びドーパント活性化と同じく、高温度が必要であることが多い。
【０００６】
液相線粘度も基板になり得るガラスの選択に主要な役割を果たす。液相線温度が低くなることは液相線粘度が高くなることを意味する。そのような高粘度により、引下げ法のような、工業的に適切なガラス成形法の選択の範囲を広げることが可能になる。引下げ法の特定の例の１つは、オーバーフロー引下げまたは融合シート製造プロセスとして知られている。オーバーフロー引下げプロセスは特許文献１及び２に説明されている。したがって、ガラス成形装置において高粘度を可能にする、液相線温度が低いガラスは、引下げ製造プロセスに良く適合し得る。ガラスの液相線温度が低くなるほど、ガラス成形プロセスに用いられる耐火材料の消耗が少なくなるという利点もある。これはガラス成形装置の寿命がより長くなることを意味し、一方で、融解及び清澄温度（Ｔ２００Ｐ）が低いガラスは可使時間を延ばす。
【０００７】
したがって、（１）高い歪点（＞６５０℃）を有し、加工後にコストのかかる熱処理を必要とせず、（３）シリコンのＣＴＥに近いＣＴＥを有し、（４）従来の融解ユニットで融解できて（Ｔ２００Ｐ＜１６５０℃）、工業的に確立されている方法にしたがって成形できる、ガラスが必要とされている。さらに、ガラスは可視光に対して透明であり、耐薬品性があることが好ましいであろう。これらのいくつかの品質は、高温での安定性が必要な、フラットパネルディスプレイ、光電池、フォトマスク、光磁気ディスク並びにチューブ及びファイバ用途のような様々な製品の製造のためのガラスに必要である。
【特許文献１】米国特許第３３３８６９６号明細書
【特許文献２】米国特許第３６８５６０９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の主要な課題は、表面上でのポリＳｉまたはｘ-Ｓｉ膜の製造に適する特性を有する無アルカリガラスを提供することである。
【０００９】
別の課題は、６５０℃をこえる温度での処理を可能にするに十分に高い歪点を有するガラスを製造することである。
【００１０】
また別の課題は、従来の手順で融解及び形成を行うことができ、高品質のポリＳｉ膜またはｘ-Ｓｉ膜の適用のための基板を提供することができる、ガラスを提供することである。
【００１１】
さらにまた別の課題は、高品質のポリＳｉまたはｘ-Ｓｉの薄膜を表面に有する、電子デバイス、特にフラットパネルディスプレイを提供することである。
【００１２】
別の課題は、基本的にＲＥ２Ｏ３-Ａｌ２Ｏ３-ＳｉＯ２からなり、ここでＲＥは希土類を含み、必要に応じて、アルカリ酸化物、アルカリ土類酸化物及び遷移金属酸化物のような、選択された酸化物を含有する、新規なガラス族を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一部は、６５０℃より高く、好ましくは７３０℃より高い歪点、１３００℃ないしそれより低い液相線温度、ほぼ１５００℃ないしそれより低い２００ポアズ温度（Ｔ２００Ｐ）、及び様々なガラス成形プロセスに有利な液相線粘度を示す、希土類アルミノケイ酸（ＲＥ２Ｏ３-Ａｌ２Ｏ３-ＳｉＯ２）ガラス系に属する。
【００１４】
本発明はさらに、透明ガラス基板上のポリＳｉ膜を有し、基板が４〜１５モル％のＲＥ２Ｏ３含有量及び７３０℃より高い歪点を有する、電子デバイスに属する。希土類（ＲＥ）は、Ｓｃ，Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕ及びこれらの混合物からなる群から選ばれる。好ましい実施形態において、希土類はランタンを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
概括的には、本発明の無アルカリガラスは、ガラスバッチから酸化物基準で計算し、モル％で表して：
ＳｉＯ２ ６０〜８８％
Ａｌ２Ｏ３ １０〜２５％
ＲＥ２Ｏ３ ２〜１５％
ＲＯ ０〜２０％
の範囲内に入る組成を有する。
【００１６】
ＳｉＯ２はガラスの主要網状結合形成成分としてはたらく。ＳｉＯ２含有量が６０モル％より少なくなると、耐薬品性が悪影響を受け、許容できないレベルまで、歪点が下がり、ＣＴＥが上がる。ＳｉＯ２レベルが８５％を上回ると、液相線温度及び融解温度が一般に認められている板ガラス製造方法に適合しないレベルまで上がる。
【００１７】
ガラス組成成分としてのＡｌ２Ｏ３はガラス網状構造を安定化するためにはたらき、特に網状結合改質成分の存在の下で、ガラスの耐熱性及び耐失透性を高める。Ａｌ２Ｏ３のレベルが１０モル％より下がると、ガラスの失透が容易におこる。ガラスがＡｌ２Ｏ３を２５モル％より多く含有すると、液相線が１３００℃をこえ、ガラスは酸劣化を受けるようになる。
【００１８】
本発明で実証されるように、ガラス組成成分としてのＲＥ２Ｏ３はベースとなるアルミノケイ酸ガラスの高歪点を維持すると同時に液相線及びＴ２００Ｐ温度を下げる。ガラスが含有するＲＥ２Ｏ３が４モル％より少なければ、材料は高歪点組成材料のための従来の融解及び成形の実施には耐火性が強すぎるようになる。ＲＥ２Ｏ３が多すぎると、歪点が下がり、ＣＴＥが上がることになろう。一般に、（Ｌａ２Ｏ３を含むことが好ましい）改質酸化物の総量は、ガラス網状結合の構造保全性、したがって所望の高歪点を維持するために、アルミナの量をこえるべきではない。最良の特性（低いＣＴＥ及び液相線温度）は通常、[ＲＯ＋１.５×ＲＥ２Ｏ３]/Ａｌ２Ｏ３で与えられる改質剤対アルミナ比が１に近く、アルカリ土類酸化物の組成に依存して０.８５と１.２の間のときに得られる。ここで、ＲＥ（希土類）は、Ｓｃ，Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ及びＬｕとして定められる群から選ばれる。
【００１９】
いかなる数のフラックス（例えば改質酸化物）も、所望の性質を付与するためにバッチに添加することができる。これらのフラックスは基ガラスの歪点を低下させ得るが、ＣＴＥを高める、液相線温度を下げる、圧密に好ましい歪点を得る、特定の波長における吸収を得る、融解を容易にする、密度を改変する、または耐久性を改変する、目的の内のいずれかまたは全てに必要であることが多い。いくつかの酸化物がガラスの物理的及び化学的な性質に有する効果は一般に知られている。例えば、Ｂ２Ｏ３は、粘度を下げ、融解を容易にするためにはたらく成分である。ＭｇＯ及び／またはＣａＯの添加は、同等のＡｌ２Ｏ３添加で均衡をとれば、歪点をそれほど低下させずに液相線温度を下げることが知られている。同様に、ＢａＯ及び／またはＳｒＯも液相線温度を下げるに有益であり、ガラスの耐薬品性を向上させ、耐失透性を向上させるが、ＭｇＯまたはＣａＯより速くＣＴＥを高める傾向があることが知られている。ＺｎＯは、失透への耐性だけでなく、バッファードフッ酸への耐性も強めることが知られている。ガラス内の気泡を低減するためにＡｓ２Ｏ３，Ｓｂ２Ｏ５，ＣｅＯ２，ＳＯ３，ＳｎＯ２，ハロゲン化物及びその他の既知の清澄剤をバッチに添加することができる。
【００２０】
ＲＯで表される、改質酸化物の形態のフラックスは２０％までの量または溶解度で制限されるような量で添加することができる。フラックスは１５モル％より少ない量で添加されることが好ましい。改質酸化物はランタニド系列元素の酸化物だけでなく、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属の酸化物からも選択することができる。特定の例には、ＺｒＯ２，ＨｆＯ２，ＭｇＯ，ＣａＯ，ＳｒＯ，ＢａＯ，Ａｓ２Ｏ３，ＳｎＯ２，Ｌｉ２Ｏ，ＧｅＯ２，Ｇａ２Ｏ３，Ｓｂ２Ｏ３，Ｐ２Ｏ５及び／またはＢ２Ｏ３がある。好ましい実施形態では、Ｒはアルカリ土類元素のＭｇ，Ｃａ，ＳｒまたはＢａとなるであろう。
【００２１】
フラットパネルディスプレイデバイスに用いられるガラスに対しては改質酸化物が好ましいことに注意すべきである。しかし、特定の用途には、ＡｌＮのような窒化物による改質、またはＦ−のようなハロゲンによる改質も、それだけで、あるいは改質酸化物と組み合わせて、許容され得る。そのような場合でも、総改質剤含有量は２０モル％をこえるべきではなく、１５モル％より少ないことが好ましい。同様に、ＬＣＤディスプレイ用基板として用いられるガラスは無アルカリであることが好ましいが、この制限はその他の用途については厳密ではなく、したがって本発明が無アルカリガラスに限定されると解されるべきではない。
【００２２】
本発明のガラスは：
歪点 ＞７３０℃
ＣＴＥ ２５〜５０×１０−７/℃
液相線温度 ＜１３００℃
Ｔ２００Ｐ ＜１６００℃
液相線粘度 ＞１０,０００ポアズ
の特性を有することが好ましい。
【００２３】
さらに一層好ましい範囲には、７５０℃，７７５℃及び８００℃をこえる歪点、１２５０℃，１２００℃及び１１５０℃より低い液相線温度、１５５０℃，１５００℃及び１４７５℃より低い２００ポアズ温度、並びに５０,０００ポアズ，１００,０００ポアズ及び２００,０００ポアズをこえる液相線粘度を示すガラスがある。
【００２４】
好ましい実施形態は、上に指定された範囲内で、ガラスバッチから酸化物基準で計算し、同じくモル％で表して：
ＳｉＯ２ ６０〜７５％
Ａｌ２Ｏ３ １０〜２０％
ＲＥ２Ｏ３ ４〜１５％
ＲＯ ＜１０％
の組成を有する。
【００２５】
以下の表Ｉ及びIIはいくつかの組成を酸化物基準のモル％で示し、本発明の組成範囲を説明する。実際のバッチ構成成分は、酸化物または、他のバッチ成分とともに融解したときに適する比率で所望の酸化物に変換されるであろう、他の化合物の、いかなる材料も含むことができる。
【００２６】
バッチ構成成分を配合し、均質な融液の形成に役立つようにタンブルミキサーで完全に混合して、白金るつぼに充填した。蓋をした後、るつぼを移動させて、１４５０℃と１６５０℃の間の温度で稼動している炉内に入れた。次いで、ほぼ４〜１６時間後にるつぼを取り出して、鋼鉄金型上に注いだ。次いでガラスパテを金型からとりだし、ガラスの焼きなまし点より若干高い温度のアニール炉内に入れた。次いで、アニール炉内でガラスを冷却して、取り出した。
【００２７】
表Ｉに挙げてある数多くのガラスからのいくつかの関連する観察結果を述べる。例えば初めの７種のガラス（実施例１〜７）は、Ｌａ２Ｏ３でＹ２Ｏ３を置換すると、液相線温度がほぼ１５０℃下がり、これにより液相線粘度が１００倍高まることを示す。一方で、歪点は約４５℃しか下がらない。高められた液相線粘度によりガラスの成形がより容易になり、スロット引き法及び融合成形法を含む、製造の選択肢を広げることが可能になる。Ｙに比べてＬａの電場強度が弱く、質量が大きいことから予想されるように、Ｙ２Ｏ３の代りにＬａ２Ｏ３を用いることでＣＴＥ及び密度も高くなる。観測した中で最も低い１２１０℃の液相線温度は、７０ＳｉＯ２-１８Ａｌ２Ｏ３-１２Ｌａ２Ｏ３に近い組成（実施例７）で得られた。この組成はクリストバライト、ムライト及びピロケイ酸ランタン（Ｌａ２Ｓｉ２Ｏ７）の間で共融である。
【００２８】
順に次の２９種のガラス（実施例８〜３６）は、Ｙ２Ｏ３の異なる３つの水準（０，１及び３モル％）におけるＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３及びＬａ２Ｏ３の含有量の変化の効果を示す。結果は、７０ＳｉＯ２-１８Ａｌ２Ｏ３-１２Ｌａ２Ｏ３（実施例７）組成が、試験した全ての組成においてＹ２Ｏ３が液相線温度を上げるという点で最適のままであり、Ｙ２Ｏ３よりもＬａ２Ｏ３がムライト及び／またはクリストバライトの結晶化の抑制に有効であることを示す。
【００２９】
次の４４種の組成では「共融ガラス」（実施例７）への様々な添加酸化物の効果を調べた。ほとんどの添加物は液相線温度の低下にはほとんどないし全く効果が無かった。しかし、Ｂ２Ｏ３，ＭｇＯ及びＦの添加では全てにおいて液相線温度が下がった。表Ｉに示されるように、３モル％ＭｇＯの添加（実施例７４）で液相線温度を１１８０℃に押える最適効果が得られると思われ、その結果、対応して液相線粘度が高くなり、２４,０００ポアズになる。このガラスは容易に融解し、１４２５℃の２００ポアズ温度を示す。歪点は、ＭｇＯの添加で下がりはするが、それでも７８４℃である。
【００３０】
表IIはさらに、酸化物の量の変化のガラス特性に与える効果を示す。表IIの初めの３６種のガラスは、アルカリ土類アルミノケイ酸系のそれぞれにおける７０ＳｉＯ２-１８Ａｌ２Ｏ３-１２Ｌａ２Ｏ３「共融ガラス」の２つの共融組成物との混合物を示す。高シリカ含有クリストバライト-ムライト-長石共融組成物を、この組成ではＲＯ-Ａｌ２Ｏ３-ＳｉＯ２系におけるガラス形成組成に対して最高の歪点及び粘度並びに最低のＣＴＥが得られるから、第１の混合対象系として選んだ。アルカリ土類をより多く含むクリストバライト-長石-アルカリ土類ケイ酸共融組成物を、この組成では歪点を低め、ＣＴＥを高めるという犠牲を払うことになるとしても液相線温度を下げることができるから、第２の混合対象系として選んだ。それぞれがアルカリ土類系列の初めの５種のガラスは、７０ＳｉＯ２-１８Ａｌ２Ｏ３-１２Ｌａ２Ｏ３「共融ガラス」の（第１の）クリストバライト-ムライト-長石共融組成物との混合ガラスであり、それぞれの系列の終りの４種のガラスは、７０ＳｉＯ２-１８Ａｌ２Ｏ３-１２Ｌａ２Ｏ３「共融ガラス」の（第２の）クリストバライト-長石-アルカリ土類ケイ酸共融組成物との混合ガラスである。データは、第１の共融組成物の少量の添加で液相線温度を約１２１５℃（実施例９０）から１２００℃ないしさらに低くまで下げることができ、ＢａＯが最も有効であって、液相線温度を１１９５℃まで下げ得ることを示す。重い方のアルカリ土類イオンは歪点を全く低下させないが、軽い方のＭｇＯ及びＣａＯは低下させることも驚きである。残念なことに、ＢａＯのような重い方のアルカリ土類は、表IIに示されるように、ＣＴＥの最大の増加も生じさせる。したがって、アルカリ土類の混合物により、最良の、低下した液相線温度及び向上した特性の組合せが得られる。
【００３１】
次の２種のガラス（実施例１１７及び１１８）は、ＣＴＥの低下という追加の恩恵も有する、ＡｌＮの添加によるガラスの窒化がどのように歪点を８０５℃から８２６℃に上昇させ得るかを示すが、ＡｌＮの添加はＰｔが還元性多価イオンにさらされると融解しやすくなり得るＰｔ内張り融解容器にとって問題となり得るであろう。
【００３２】
実施例１２２〜１２４は、７０ＳｉＯ２-１８Ａｌ２Ｏ３-１２Ｌａ２Ｏ３「共融ガラス」に対し、高レベルのＢ２Ｏ３添加が、液相線温度にはいかなる有益な影響も与えずに、歪点をいかに急速に低下させるかを示す。
【００３３】
高ＣＴＥ及び高密度はフラットパネルディスプレイ基板への７０ＳｉＯ２-１８Ａｌ２Ｏ３-１２Ｌａ２Ｏ３「共融ガラス」の使用に対する最大に欠点であるから、最良のＣＴＥ及び密度を得るため並びに通常のＲＯ-Ｂ２Ｏ３-Ａｌ２Ｏ３-ＳｉＯ２ガラスより容易に融解する高歪点ガラス及び同様の物理特性を達成するため、１６００℃においてより低いＣＴＥ及び密度並びにより高い粘度を有する通常のＲＯ-Ｂ２Ｏ３-Ａｌ２Ｏ３-ＳｉＯ２ガラスのいくつかと７０ＳｉＯ２-１８Ａｌ２Ｏ３-１２Ｌａ２Ｏ３「共融ガラス」を混合した。この結果、１１２０℃の極めて低い液相線温度及び２６５,０００ポアズの極めて高い液相線粘度を７５４℃の歪点とともに示す、特に好ましいガラスが得られた。そのような高歪点をもつガラスが、６６７℃でしかない歪点を示すＥａｇｌｅ２０００（コーニング社）のような市販のＬＣＤ基板ガラスの２００ポアズ温度よりほぼ２００℃低い、１４７４℃に過ぎない２００ポアズ温度を有することは極めて異例である。すなわち、本発明のガラスはより高い歪点を有し、図１に示されるような、Ｌａ２Ｏ３の存在によって可能となった、より急峻な粘度曲線のために融解がより容易である。
【００３４】
ガラス１４６〜１８９は特性改善のための酸化物の混合に関するさらなる変形態様であるが、多くのトレードオフがあるから、当業者であれば、特定の用途及び所望のガラス特性によって最適組成の選択が決定されることを容易に認めるであろう。例えば、ガラス１９１及び１９２は、Ｌａ２Ｏ３の一部をＹ２Ｏ３で置換することによってガラス１３７の歪点がどれだけ高くなるかを示し、密度及びＣＴＥも下がるが、液相線温度は犠牲になることを示す。
【００３５】
表IIIは、ＺｒＯ２の添加により、ＳｉＯ２-Ａｌ２Ｏ３-Ｌａ２Ｏ３系においても高歪点ガラスを達成できることを実証している。
【００３６】
ランタン、イットリウムまたはその他の希土類を含む、高歪点希土類アルミノケイ酸ガラスの融解特性を改善するための成分としてのＺｒＯ２の使用により、ＴｉＯ２の添加に時としてともなう酸化還元反応問題及びＴａ２Ｏ５の添加にともなう密度／コストの悪化が回避される。改質剤としてのＺｒＯ２の使用には、歪点を高めるという有益な効果もある。さらに、そのようなガラスはＺｒであらかじめ実効的に飽和しており、したがって製造中にガラスと接するジルコンベース耐火材料に対する侵蝕性はかなり弱いであろう。
【００３７】
ＨｆとＺｒは化学的に類似しているから、ＨｆＯ２またはＨｆＯ２とＺｒＯ２の混合物の使用によっても無色の高歪点ガラスが得られるであろう。
【００３８】
図２は、１４モル％のＡｌ２Ｏ３及び８０モル％のＳｉＯ２を含有するＬａＺｒアルミノケイ酸ガラスにおけるＺｒＯ２含有量の関数としての、歪点（Ｔ歪）、焼きなまし点（Ｔなまし）及びＣＴＥの変化を示す。
【００３９】
表IIIは、ＺｒＯ２と同様に、ＭｇＯ，ＳｒＯ，ＳｎＯ２を添加したランタンアルミノケイ酸ガラスによって歪点が高く、ＣＴＥがシリコンと同等になることもある、材料が得られることを示す。これらのガラスの高シリカ含有量によって比較的高い液相線温度が保証されるが、先に説明した「共融」ガラス（実施例７）のような、低液相線温度ベースガラスの使用は、液相線温度をコーニング１７３７及びコーニングＥａｇｌｅのような市販のＬＣＤ基板ガラスの液相線温度により近づけるであろう。
【００４０】
表IVはランタン及びイットリウムからなる希土類（ＲＥ２Ｏ３）の組合せを含む２種のガラス２２７及び２２８を示す。
【００４１】
これらの表からわかるように、全ての組成について必ずしも全ての試験を行ってはいない。
【表１−１】
【表１−２】
【表１−３】
【表２−１】
【表２−２】
【表２−３】
【表２−４】
【表２−５】
【表３】
【表４】
【００４２】
限られた数の実施形態に関して本発明を説明したが、本開示の恩恵を有する当業者は、本明細書に開示される本発明の範囲を逸脱しない別の実施形態が案出され得ることを認めるであろう。本発明の範囲は添付される特許請求の範囲によって定められる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明のガラスの粘度を市販のディスプレイ基板ガラスに比較して示す粘度曲線である
【図２】本発明のガラスにおける、歪点、焼きなまし点及びＣＴＥの変化をＺｒＯ２含有量の関数として示すグラフである
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フラットパネルディスプレイデバイス用基板において、酸化物基準のバッチからモル％で計算して、
６０〜８８％ＳｉＯ２，
５〜２５％Ａｌ２Ｏ３，
２〜１５％ＲＥ２Ｏ３，
の組成を有し、前記ＲＥが、Ｓｃ，Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕ及びこれらの混合物からなる群から選ばれる希土類であることを特徴とする基板。
【請求項２】
酸化物基準のバッチからモル％で計算して、総量で２０モル％をこえずに、ＭｇＯ，ＣａＯ，ＳｒＯ，ＢａＯ，Ｂ２Ｏ３，Ｔａ２Ｏ５，ＴｉＯ２，ＺｒＯ２，ＨｆＯ２，ＳｎＯ２，Ｐ２Ｏ５，ＺｎＯ，Ｓｂ２Ｏ３，Ａｓ２Ｏ３，ＳｎＯ２からなる群から選ばれる少なくとも１種類の改質酸化物を１５％までさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の基板。
【請求項３】
前記基板が、酸化物基準のバッチからモル％で計算して、
６０〜７５％ＳｉＯ２
１５〜２０％Ａｌ２Ｏ３
４〜１５％ＲＥ２Ｏ３
の組成を有することを特徴とする請求項１に記載の基板。
【請求項４】
少なくとも６５０℃の歪点を有することを特徴とする請求項１に記載の基板。
【請求項５】
ほぼ６５０℃より高い歪点及びほぼ１３００℃より低い液相線温度を示す希土類アルミノケイ酸ガラスにおいて、前記ガラスが、酸化物基準のモル％で計算して、
６０〜８８％ＳｉＯ２
５〜２５％Ａｌ２Ｏ３
２〜１５％ＲＥ２Ｏ３
の組成を有し、前記ＲＥが、Ｓｃ，Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕ及びこれらの混合物からなる群から選ばれる希土類であることを特徴とするガラス。
【請求項６】
１０,０００ポアズより高い液相線粘度をさらに示すことを特徴とする請求項５に記載のガラス。
【請求項７】
１５５０℃より低い２００ポアズ温度をさらに示すことを特徴とする請求項５に記載のガラス。
【請求項８】
希土類アルミノケイ酸ガラスにおいて、
６０〜８８％ＳｉＯ２，
５〜２５％Ａｌ２Ｏ３，
２〜１５％ＲＥ２Ｏ３，
０.４〜１５％改質酸化物，
の組成を有し、
前記ＲＥは、Ｓｃ，Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕ及びこれらの混合物からなる群から選ばれる希土類であり、
前記改質酸化物は、ＭｇＯ，ＣａＯ，ＳｒＯ，ＢａＯ，Ｂ２Ｏ３，Ｔａ２Ｏ５，ＴｉＯ２，ＺｒＯ２，ＳｎＯ２，Ｐ２Ｏ５，ＺｎＯからなる群から選ばれる、
ことを特徴とするガラス。
【請求項９】
酸化物基準のバッチからモル％で計算して、
６５〜７３％ＳｉＯ２
１２〜１８％Ａｌ２Ｏ３
４〜１２％ＲＥ２Ｏ３
の組成を有することを特徴とする請求項８に記載のガラス。
【請求項１０】
前記組成が、酸化物基準のバッチからモル％で計算して、４〜１５％のＬａ２Ｏ３を含むことを特徴とする請求項８に記載のガラス。
【請求項１】
フラットパネルディスプレイデバイス用基板において、酸化物基準のバッチからモル％で計算して、
６０〜８８％ＳｉＯ２，
５〜２５％Ａｌ２Ｏ３，
２〜１５％ＲＥ２Ｏ３，
の組成を有し、前記ＲＥが、Ｓｃ，Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕ及びこれらの混合物からなる群から選ばれる希土類であることを特徴とする基板。
【請求項２】
酸化物基準のバッチからモル％で計算して、総量で２０モル％をこえずに、ＭｇＯ，ＣａＯ，ＳｒＯ，ＢａＯ，Ｂ２Ｏ３，Ｔａ２Ｏ５，ＴｉＯ２，ＺｒＯ２，ＨｆＯ２，ＳｎＯ２，Ｐ２Ｏ５，ＺｎＯ，Ｓｂ２Ｏ３，Ａｓ２Ｏ３，ＳｎＯ２からなる群から選ばれる少なくとも１種類の改質酸化物を１５％までさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の基板。
【請求項３】
前記基板が、酸化物基準のバッチからモル％で計算して、
６０〜７５％ＳｉＯ２
１５〜２０％Ａｌ２Ｏ３
４〜１５％ＲＥ２Ｏ３
の組成を有することを特徴とする請求項１に記載の基板。
【請求項４】
少なくとも６５０℃の歪点を有することを特徴とする請求項１に記載の基板。
【請求項５】
ほぼ６５０℃より高い歪点及びほぼ１３００℃より低い液相線温度を示す希土類アルミノケイ酸ガラスにおいて、前記ガラスが、酸化物基準のモル％で計算して、
６０〜８８％ＳｉＯ２
５〜２５％Ａｌ２Ｏ３
２〜１５％ＲＥ２Ｏ３
の組成を有し、前記ＲＥが、Ｓｃ，Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕ及びこれらの混合物からなる群から選ばれる希土類であることを特徴とするガラス。
【請求項６】
１０,０００ポアズより高い液相線粘度をさらに示すことを特徴とする請求項５に記載のガラス。
【請求項７】
１５５０℃より低い２００ポアズ温度をさらに示すことを特徴とする請求項５に記載のガラス。
【請求項８】
希土類アルミノケイ酸ガラスにおいて、
６０〜８８％ＳｉＯ２，
５〜２５％Ａｌ２Ｏ３，
２〜１５％ＲＥ２Ｏ３，
０.４〜１５％改質酸化物，
の組成を有し、
前記ＲＥは、Ｓｃ，Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕ及びこれらの混合物からなる群から選ばれる希土類であり、
前記改質酸化物は、ＭｇＯ，ＣａＯ，ＳｒＯ，ＢａＯ，Ｂ２Ｏ３，Ｔａ２Ｏ５，ＴｉＯ２，ＺｒＯ２，ＳｎＯ２，Ｐ２Ｏ５，ＺｎＯからなる群から選ばれる、
ことを特徴とするガラス。
【請求項９】
酸化物基準のバッチからモル％で計算して、
６５〜７３％ＳｉＯ２
１２〜１８％Ａｌ２Ｏ３
４〜１２％ＲＥ２Ｏ３
の組成を有することを特徴とする請求項８に記載のガラス。
【請求項１０】
前記組成が、酸化物基準のバッチからモル％で計算して、４〜１５％のＬａ２Ｏ３を含むことを特徴とする請求項８に記載のガラス。
【図１】
【図２】
【図２】
【公表番号】特表２００９−５０４５６３（Ｐ２００９−５０４５６３Ａ）
【公表日】平成２１年２月５日（２００９．２．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５２６９５５（Ｐ２００８−５２６９５５）
【出願日】平成１８年７月２８日（２００６．７．２８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００６／０２９５２５
【国際公開番号】ＷＯ２００７／０２１５０３
【国際公開日】平成１９年２月２２日（２００７．２．２２）
【出願人】（３９７０６８２７４）コーニング インコーポレイテッド (1,222)
【復代理人】
【識別番号】１００１１６５４０
【弁理士】
【氏名又は名称】河野 香
【復代理人】
【識別番号】１００１３９７２３
【弁理士】
【氏名又は名称】樋口 洋
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２１年２月５日（２００９．２．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年７月２８日（２００６．７．２８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００６／０２９５２５
【国際公開番号】ＷＯ２００７／０２１５０３
【国際公開日】平成１９年２月２２日（２００７．２．２２）
【出願人】（３９７０６８２７４）コーニング インコーポレイテッド (1,222)
【復代理人】
【識別番号】１００１１６５４０
【弁理士】
【氏名又は名称】河野 香
【復代理人】
【識別番号】１００１３９７２３
【弁理士】
【氏名又は名称】樋口 洋
【Ｆターム（参考）】
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