JP2018172226A - 無アルカリガラス基板 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ガラス板の断面における屈折率の最大値と最小値との差(Δn)が0.40×10-5以下であることを特徴とする無アルカリガラス基板。
【選択図】なし
Description
ディストーションは、微小な凹凸やうねりが存在する部分で板厚が微妙に異なっており、主に溶融ガラスの組成の局部的な不均一に起因する。ディストーションは、成形過程でガラスリボンを平面的に薄く引き伸ばすほど、溶融ガラスの異質組成に基づく粘度特性の差が拡大されて目立ってくる。ディストーションに対する基本的な対策は、溶融ガラスの均質性を向上させることにある。
一方、コルゲーションは、板厚が実質的に一定であるにもかかわらず、微小な凹凸やうねりが、ガラスリボンの幅方向に細かなピッチで波打っており、主に成形過程でガラスリボンを幅方向と流れ方向に平面的に薄く引き伸ばす過程で発生したものと考えられている。コルゲーションに対する基本的な対策は、ガラスリボンの幅方向の引張力と、流れ方向の牽引力とを調整することにある。
このような微小な凹凸やうねりは、自動車用、建築用などのガラス板として使用する場合は大きな問題とならないが、各種ディスプレイ用ガラス基板として使用する場合は、製造されるディスプレイの画像に歪や色ムラを与える原因となる。このため、特に、フロート法で成形されたガラス板をディスプレイ用ガラス基板として使用する場合は、ガラス板の表面を研磨することにより、微小な凹凸やうねりを除去する必要がある。
本発明の無アルカリガラス基板において、前記Δnが0.20×10-5以下であることがより好ましい。
本発明の無アルカリガラス基板において、20mmピッチのうねりに換算した両主面のうねり高さが0.10μm以下であることがより好ましい。
本発明の無アルカリガラス基板において、板厚が0.45mm以下であることがより好ましい。
本発明の無アルカリガラス基板において、基板サイズが2900mm×3200mm以上であることがより好ましい。
本発明の無アルカリガラス基板は、ガラス板の断面における屈折率の最大値と最小値との差(Δn)が0.40×10-5以下である。
本明細書において、ガラス板の断面と言った場合、ガラス板の板厚方向における断面を指す。
本発明の無アルカリガラス基板において、Δnを上記範囲に限定する理由は以下に記載する通りである。
本願発明者らは、無アルカリガラス基板の表面性状について鋭意検討することにより、
ガラス板の断面における屈折率の最大値と最小値との差(Δn)と、20mmピッチのうねり高さと、の間に関連性があることを見出した。この点について、後述する実施例の図4では、Δnと、20mmピッチのうねり高さと、の間に線形的な相関性があることを示している。
本発明では、無アルカリガラス基板をΔnが0.40×10-5以下とすることにより、ディストーション起因の微小な凹凸やうねりを小さくすることができるため、無アルカリガラス基板の研磨性が飛躍的に向上する。
ここで、フュージョンガラスの場合、本発明の無アルカリガラス基板のΔnは、成形過程で形成される合わせ面およびその周辺領域のΔnを除いた値である。合わせ面は、無アルカリガラス基板の板厚方向における中央部分に形成され、その近傍には異物等が含まれるため、Δnを0.40×10-5以下とするのは困難だからである。また、合わせ面のΔnは、本発明のΔnとは異なり、20mmピッチのうねり高さとの間に関連性を有しないからである。
なお、前記周辺領域とは、板厚を100%として、板厚方向で合わせ面から両主面に対してそれぞれ20%離れた領域をいう。例えば、板厚が0.5mmの場合、板厚方向で合わせ面から両主面に対してそれぞれ0.1mm離れた領域が、周辺領域である。
〔Δnの測定方法〕
測定試料の準備
拡散光源から無アルカリガラス基板(評価試料)の一方の主面に光を照射し、板厚方向の透過光をスクリーンに投影し、光学歪として観察されるリームの方向を特定する(図1参照)。無アルカリガラス基板から、平面視における光学歪(リーム)の方向に対し垂直な2面(A面、B面)を含むように、例えば、幅30mm以上、奥行き(A面とB面の距離)10mm以上で加工試料を切り出す(図2a参照)。ここで、光学歪(リーム)の方向に対し垂直とは、前述のように特定されたリームの方向と2面(A面、B面)との角度が90±2度であることを含む。
次に、研削砥石としてダイヤモンドホイールを使用して加工試料のA面、B面を研削する。上記の研削は、表1に示すように、A面、B面の研削量、ダイヤモンドホイールのメッシュサイズを変更しながら、4段階で行う。続いて、ダイヤモンドスラリーを用いて研削後の加工試料のA面、B面を鏡面研磨し、測定試料を得る(図2b参照)。研磨量は10μm以上であり、ダイヤモンドスラリーは、例えば、メッシュサイズ#14000の単結晶ダイヤモンドを0.1質量%含有するスラリーを用いる。
本発明の一実施態様におけるガラス板の断面は、上記手順に従って得られた測定試料のA面またはB面に対応する。
なお、上記の奥行きは、リームの発生原因である異質成分と、周囲のガラスと、の屈折率差により生じる位相差が、例えば、1/5λ以下になるように決定する。ここで、周囲のガラスとは、異質成分から、例えば、10〜20μm離れた位置のガラスをいう。
本明細書における異質成分とは、ガラスの成分が充分に均質化されておらず不均質になっている成分や、溶融ガラスと炉材や気相との反応などによって生じた溶融ガラスの成分を指す。
Δnの測定
Δnの測定には、透過型二光束干渉顕微鏡を用いる。後述する実施例では、(株)溝尻光学工業所製透過型二光束干渉顕微鏡(TDシリーズ)を使用し、測定波長は546nm(光源:キセノンランプ、単色フィルタ:546nm)を用い、空間分解能は9.1μm×9.1μm(CCDカメラ4画素分)で測定した。
微小な屈折率差を測定する際には、測定精度を悪化させるおそれのある要因を除外する必要がある。たとえば、装置周辺の温度変動の抑制、振動の防止、外光(例えば照明)の遮断を行うことが必要である。
また、使用する対物レンズによって、測定精度が異なる場合や、測定面内で精度の分布をもつ場合がある。そのため、光路上に何もない状態で位相差分布(平面傾き補正)を測定し、測定面内の最大値と最小値の差が1/100λ以下(5nm以下)となるように平面傾き補正を行う。
そして、奥行き方向が光路となるように測定試料を置き、上述の条件(平面傾き補正)で位相差分布を測定する(図2b参照)。測定試料の奥行きをマイクロメータで測定し、位相差分布から屈折率差分布(=位相差分布/奥行き)を算出する。
鏡面研磨されたA面における屈折率分布を算出し、その最大値と最小値の差をΔnとする。
上述したように、リームの発生原因はガラス中に存在する異質成分である。このような異質成分が存在する部位と、それ以外の部位では、溶融ガラスの粘性が異なる。例えば、異質成分が存在する部位は、それ以外の部位に比べて溶融ガラスの粘性が高くなる。または、異質成分が存在する部位は、それ以外の部位に比べて溶融ガラスの粘性が低くなる。
溶融ガラスに粘性が異なる部位が存在すると、成形後のガラスに板厚が異なる部位を生じさせる場合がある。異質成分が存在する部位が、それ以外の部位に比べて溶融ガラスの粘性が高い場合、成形後のガラスにおいて、当該部位の板厚が大きくなる。異質成分が存在する部位が、それ以外の部位に比べて溶融ガラスの粘性が低い場合、成形後のガラスにおいて、当該部位の板厚が小さくなる。このような成形後のガラスにおける局所的な板厚の大小は、成形後のガラスの主面にうねりを生じさせる。このようなガラスの主面に存在するうねりの高さの大小は、無アルカリガラス基板の研磨性に影響を及ぼす。
なお、20mmピッチのうねりに換算したうねり高さは、測定により得られるうねり高さとうねりピッチの関係を線形回帰して求める(図3参照)。具体的には、例えば、再表2013−183539号公報の段落[0048]に記載の方法で測定することができる。
また、本発明の無アルカリガラス基板は、研磨後の表面粗さが算術平均粗さ(Ra)で0.30nm以下であることが好ましい。
SiO2:54〜73%(好ましくは54〜66%)
Al2O3:10.5〜24%
B2O3 :0.1〜12%
MgO:0〜8%
CaO:0〜14.5%
SrO:0〜24%
BaO:0〜13.5%
ZrO2:0〜5%
MgO+CaO+SrO+BaO:8〜29.5%(好ましくは9〜29.5%)
を含有する無アルカリガラスで構成されることが好ましい。
また、本発明の無アルカリガラス基板は、ガラス成形時の基準となる温度、すなわちガラス粘度が104dPa・sとなる温度T4が1400℃以下であることが好ましい。温度T4が1400℃超だと、ガラスの成形が困難になるおそれがある。温度T4が1350℃以下であることがより好ましく、1310℃以下であることがさらに好ましい。
ここで、ガラス原料に含まれる珪砂のメディアン粒径D50は90〜250μmが好ましい。該珪砂を用いることにより、ガラス原料の溶解性が良好となり、溶融ガラスの均質性を向上させることができる。なお、メディアン粒径D50とは、レーザー回折法によって計測された粉体の粒度分布において、累積頻度が50%のときの粒子径をいう。
また、Δnは、溶解窯と成形装置との間に設けられ、溶融ガラス搬送管と攪拌機とを備える溶融ガラス搬送装置において、溶融ガラス搬送管の通電量を増やして攪拌機近傍の溶融ガラスの温度を高くする、攪拌機の攪拌速度(回転数)を上げる、溶融ガラスに対する攪拌機の高さを下げる、などの調整を行うことにより小さくすることができる。
ここで、攪拌機近傍の溶融ガラスの温度は、好ましくは1300〜1500℃であり、より好ましくは1350〜1500℃である。また、攪拌機の回転数は、好ましくは5〜30rpmであり、より好ましくは10〜30rpmである。
表2に示す実施例1〜3、比較例1〜3の製造条件で、無アルカリガラス組成のガラス原料を溶解窯にて溶解することで溶融ガラスを作製し、フロート法にて溶融ガラスを帯板状のガラスリボンに成形し、ガラスリボンを徐冷して切断し、複数の無アルカリガラス基板(AN100、旭硝子株式会社製、板厚0.50mm)を準備した。この無アルカリガラス基板について、上述した手順でΔn、20mmピッチのうねりに換算した主面のうねり高さ(うねり高さ(20mmピッチ換算))、主面のうねりピッチを測定した。測定結果を下記表に示す。
本発明の無アルカリガラス基板において、板厚が0.45mm以下であることがより好ましい。
本発明の無アルカリガラス基板は、ガラス粘度が10 2 dPa・sとなる温度T 2 が1780℃以下であることが好ましい。
本発明の無アルカリガラス基板は、ガラス粘度が10 4 dPa・sとなる温度T 4 が1400℃以下であることが好ましい。
Claims (16)
- ガラス板の断面における屈折率の最大値と最小値との差(Δn)が0.40×10-5以下であることを特徴とする無アルカリガラス基板。
- 前記Δnが0.30×10-5以下である、請求項1に記載の無アルカリガラス基板。
- 前記Δnが0.20×10-5以下である、請求項2に記載の無アルカリガラス基板。
- 20mmピッチのうねりに換算した両主面のうねり高さが0.13μm以下である、請求項1〜3のいずれかに記載の無アルカリガラス基板。
- 20mmピッチのうねりに換算した両主面のうねり高さが0.10μm以下である、請求項4に記載の無アルカリガラス基板。
- 両主面のうねりピッチが5〜30mmである、請求項1〜5のいずれかに記載の無アルカリガラス基板。
- 前記20mmピッチのうねりに換算した両主面におけるうねり高さと、両主面のうねりピッチとの比(うねり高さ(20mmピッチ換算)/うねりピッチ)が1.3×10-5以下である、請求項1〜5のいずれかに記載の無アルカリガラス基板。
- 板厚が1.0mm以下である、請求項1〜7のいずれかに記載の無アルカリガラス基板。
- 板厚が0.45mm以下である、請求項8に記載の無アルカリガラス基板。
- 基板サイズが2100mm×2400mm以上である、請求項1〜9のいずれかに記載の無アルカリガラス基板。
- 基板サイズが2900mm×3200mm以上である、請求項10に記載の無アルカリガラス基板。
- ディスプレイ用ガラス基板である、請求項1〜11のいずれかに記載の無アルカリガラス基板。
- フロートガラスである、請求項1〜12のいずれかに記載の無アルカリガラス基板。
- 下記酸化物基準の質量百分率表示で、SiO2を54〜73%、Al2O3を10.5〜24%、B2O3を0.1〜12%、MgOを0〜8%、CaOを0〜14.5%、SrOを0〜24%、BaOを0〜13.5%、ZrO2を0〜5%含有し、かつ、MgO、CaO、SrOおよびBaOの合量(MgO+CaO+SrO+BaO)が8〜29.5%である、請求項1〜13のいずれかに記載の無アルカリガラス基板。
- 下記酸化物基準の質量百分率表示で、SiO2を58〜66%、Al2O3を15〜22%、B2O3を5〜12%、MgOを0〜8%、CaOを0〜9%、SrOを0〜12.5%、BaOを0〜2%含有し、かつ、MgO、CaO、SrOおよびBaOの合量(MgO+CaO+SrO+BaO)が9〜18%である、請求項14に記載の無アルカリガラス基板。
- 下記酸化物基準の質量百分率表示で、SiO2を54〜73%、Al2O3を10.5〜22.5%、B2O3を0.1〜5.5%、MgOを0〜8%、CaOを0〜9%、SrOを0〜16%、BaOを0〜9%含有し、かつ、MgO、CaO、SrOおよびBaOの合量(MgO+CaO+SrO+BaO)が8〜26%である、請求項14に記載の無アルカリガラス基板。
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