WO2014087971A1 - 無アルカリガラス基板 - Google Patents
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Definitions
- BHF buffered hydrofluoric acid
- ITO various acids used for etching metal electrodes
- the weight of the display is required, and the glass itself is desired to have a small specific gravity.
- the weight reduction of a display is requested
- the other components are specified by the content of B 2 O 3 . More specifically, the content of B 2 O 3 is 0.5% or more and less than 3% and 3% or more and less than 4.3% (based on oxide). The present inventors have found that it is necessary to change the content ratio of the alkaline earth metal oxide (in terms of mole percentage).
- MgO increases the Young's modulus without increasing the specific gravity, so the deflection can be reduced by increasing the specific modulus, the fracture toughness value is improved, and the glass strength is increased.
- MgO does not increase the average thermal expansion coefficient excessively and improves the solubility, but if it is less than 6.5%, this effect is hardly exhibited.
- it is 12.5% or less, More preferably, it is 12% or less, More preferably, it is 11.5% or less, Most preferably, it is 11% or less.
- CaO has the characteristics that, after MgO, the specific elastic modulus is increased in the alkaline earth metal oxide, the average thermal expansion coefficient is not excessively increased, and the strain point is not excessively decreased. Similarly, the solubility is improved, the devitrification temperature is less likely to be higher than that of MgO, and devitrification is less likely to be a problem during glass production. If it exceeds 4%, the average thermal expansion coefficient becomes high, the devitrification temperature becomes high, and devitrification tends to be a problem at the time of glass production. In the composition of the alkali-free glass substrate 1, the effect of reducing the photoelastic constant is weakened. .
- the alkali-free glass substrate 2 of the present invention preferably has a specific modulus of 29 MNm / kg or more. If it is less than 29 MNm / kg, problems such as conveyance trouble and cracks due to deflection due to its own weight are likely to occur. More preferably, it is 30 MNm / kg or more, More preferably, it is 30.5 MNm / kg or more, Most preferably, it is 31 MNm / kg or more.
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Abstract
Description
(4)内部および表面に欠点(泡、脈理、インクルージョン、ピット、キズ等)がないこと。
上記の要求に加えて、近年では、以下のような状況にある。
(5)ディスプレイの軽量化が要求され、ガラス自身も比重の小さいガラスが望まれる。
(6)ディスプレイの軽量化が要求され、ガラス板の薄板化、ヤング率向上が望まれる。
一方、スマートフォンに代表されるモバイル向けの中小型のディスプレイでは、高精細化が進み、上記要求が厳しくなってきている。
本発明の目的は、上記欠点を解決することにある。すなわち、歪点が高く、低比重であり、低光弾性定数を有し、ヤング率が高く、かつ応力が加わっても色ムラ等の問題が発生しにくい、無アルカリガラス基板の提供である。
酸化物基準のモル百分率表示で、
SiO2を63~68%、
Al2O3を12.2%以上14%以下、
B2O3を0.5%以上3%未満、
MgOを6.5~13%、
CaOを0~4%、
SrOを0~9%、
BaOを0~10%、それぞれ含み、かつ、
MgO+CaO+SrO+BaOが15~20%、
SrO+BaOが4~10%である無アルカリガラス基板1を提供する。
酸化物基準のモル百分率表示で、
SiO2を63~67%、
Al2O3を12.2%以上14%以下、
B2O3を3%以上4.3%未満、
MgOを7~13%、
CaOを0~9%、
SrOを0~3%、
BaOを0~7%、それぞれ含み、かつ、
MgO+CaO+SrO+BaOが15~20%、
CaOが(6×B2O3-21)~(6×B2O3-14)%、
SrO+BaOが(-6×B2O3+19)~(-6×B2O3+28)%である無アルカリガラス基板2を提供する。
<1>無アルカリガラス基板の組成
(無アルカリガラス基板1(B2O3の含有量が0.5%以上3%未満の場合))
次に上記無アルカリガラス基板1の場合の各成分の組成範囲について説明する。
SiO2は光弾性定数を小さくするために含有量は少ないほうが好ましい。しかし、63モル%(以下、単に%とする)未満では、歪点が充分に上がらず、かつ、平均熱膨張係数が高くなり、比重が上昇する傾向がある。好ましくは64%以上、より好ましくは65%以上である。68%超では、ガラスの溶解性が低下し、ヤング率が低下し、失透温度が上昇し、光弾性定数が増加する傾向がある。好ましくは67%以下、より好ましくは66%以下である。
なお、本発明において「実質的に含有しない」とは、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。
B2O3の含有量が0.5%以上3%未満の場合、歪点に余裕があるためSrO+BaOをなるべく多くして光弾性定数を低減させるのが効果的である。ただし、SrO+BaOを多くするとT2やT4が高くなるため、溶解性を向上させ、MgOは多く含有させたままにしておく必要がある。したがって、結果的にCaOの含有量が非常に少なくなることを本発明者らは見出した。
ガラスの溶解性、清澄性、成形性を改善するため、無アルカリガラス基板1にはZnO、Fe2O3、SO3、F、Cl、SnO2を総量で5%以下添加できる。好ましくは総量で1%以下、好ましくは0.5%以下、より好ましくは0.3%以下、さらに好ましくは0.15%以下、特に好ましくは0.1%以下ガラス内に含有できる。ZnOは実質的に含有しないことが好ましい。
次に上記無アルカリガラス基板2の場合の各成分の組成範囲について説明する。
SiO2は光弾性定数を小さくするために含有量は少ないほうが好ましい。しかし、63モル%(以下、単に%とする)未満では、歪点が充分に上がらず、かつ、平均熱膨張係数が高くなり、比重が上昇する傾向がある。好ましくは64%以上である。67%超では、ガラスの溶解性が低下し、ヤング率が低下し、失透温度が上昇し、光弾性定数が増加する傾向がある。好ましくは66%以下である。
高歪点、低平均熱膨張係数の点から、CaOの含有量は、好ましくは(6×B2O3-15)%以下、より好ましくは(6×B2O3-16)%以下、さらに好ましくは(6×B2O3-17)%以下である。なお、CaOの含有量は0以上である。
低光弾性定数、低粘性の点から、CaOの含有量は、好ましくは(6×B2O3-20)%以上、より好ましくは(6×B2O3-19)%以上、さらに好ましくは(6×B2O3-18)%以上である。
光弾性をなるべく小さくすべきとの点から、SrOとBaOとの合量を(-6×B2O3+19)%以上とする。好ましくは(-6×B2O3+20)%以上である。
高歪点、低膨張係数、低粘性を維持すべきとの点から、(-6×B2O3+28)%以下とする。好ましくは(-6×B2O3+27)%以下、より好ましくは(-6×B2O3+26)%以下である。なお、SrOとBaOとの合量は0以上である。
ガラスの溶解性、清澄性、成形性を改善するため、無アルカリガラス基板2にはZnO、Fe2O3、SO3、F、Cl、SnO2を総量で5%以下添加できる。好ましくは、1%以下、より好ましくは0.5%以下含有できる。ZnOは実質的に含有しないことが好ましい。
本発明の無アルカリガラス基板の製造は、たとえば、以下の手順で実施する。
各成分の原料を目標成分(上記無アルカリガラス基板1、2)になるように調合し、これを溶解炉に連続的に投入し、1500~1800℃に加熱して溶融して溶融ガラスを得る。この溶融ガラスを成形装置にて、所定の板厚のガラスリボンに成形し、このガラスリボンを徐冷後切断することによって、無アルカリガラス基板を得ることができる。
本発明のガラスの板厚は、好ましくは0.7mm以下、より好ましくは0.5mm以下、さらに好ましくは0.3mm以下、特に好ましくは0.1mm以下である。
(無アルカリガラス基板1)
本発明の無アルカリガラス基板1は、歪点が685℃以上、好ましくは690℃以上、より好ましくは700℃超750℃以下である。それにより、該無アルカリガラス基板1を用いたディスプレイ製造時の熱収縮を抑えられる。より好ましくは705℃以上、さらに好ましくは710℃以上であり、特に好ましくは715℃以上、最も好ましくは720℃以上である。歪点が685℃以上、好ましくは690℃以上、より好ましくは700℃超であると、高歪点を目的とする用途(例えば、OLED用のディスプレイ用基板または照明用基板、あるいは板厚100μm以下の薄板のディスプレイ用基板または照明用基板)に適している。
LCD製造工程やLCD装置使用時に発生した応力によって、ディスプレイに使用されたガラス板が複屈折性を有することにより、黒の表示がグレーになり、液晶ディスプレイのコントラストが低下する現象が認められることがある。光弾性定数を29nm/MPa/cm未満とすることにより、この現象を小さく抑えることができる。より好ましくは28.5nm/MPa/cm以下、さらに好ましくは28nm/MPa/cm以下、特に好ましくは27.5nm/MPa/cm以下、最も好ましくは27nm/MPa/cm以下である。
他の物性確保の容易性を考慮すると、光弾性定数が25nm/MPa/cm以上であり、好ましくは25.5nm/MPa/cm以上、より好ましくは26nm/MPa/cm以上、さらに好ましくは26.5nm/MPa/cm以上である。 なお、光弾性定数は円盤圧縮法により測定波長546nmにて測定できる。
本発明の無アルカリガラス基板2は、歪点が685℃以上、好ましくは690℃以上、より好ましくは700℃超750℃以下である。それにより、該無アルカリガラス基板2を用いたディスプレイ製造時の熱収縮を抑えられる。より好ましくは705℃以上である。歪点が685℃以上、好ましくは690℃以上、より好ましくは700℃超であると、高歪点を目的とする用途(例えば、OLED用のディスプレイ用基板または照明用基板、あるいは板厚100μm以下の薄板のディスプレイ用基板または照明用基板)に適している。
LCD製造工程やLCD装置使用時に発生した応力によって、ディスプレイに使用されたガラス板が複屈折性を有することにより、黒の表示がグレーになり、液晶ディスプレイのコントラストが低下する現象が認められることがある。光弾性定数を29nm/MPa/cm未満とすることにより、この現象を小さく抑えることができる。より好ましくは28.5nm/MPa/cm以下、さらに好ましくは28nm/MPa/cm以下である。
他の物性確保の容易性を考慮すると、光弾性定数が25nm/MPa/cm以上、好ましくは26nm/MPa/cm以上であり、より好ましくは26.5nm/MPa/cm以上である。
なお、光弾性定数は円盤圧縮法により測定波長546nmにて測定できる。
以下、実施例およ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および製造例に限定されない。
例15のガラス基板はSiO2、MgO、SrOが上記無アルカリガラス基板2に該当せず、結果として光弾性定数とT2、T4が悪い。例16のガラス基板はSiO2が上記無アルカリガラス基板2に該当せず、結果として光弾性定数とT2、T4が悪い。例17のガラス基板は、MgO、CaOが上記無アルカリガラス基板2に該当せず、結果として光弾性定数が悪い。例18のガラス基板は、SrOとBaOとの合量が上記無アルカリガラス基板1、2のどちらにも該当せず、結果として粘度が高い。
本出願は、2012年12月5日出願の日本特許出願2012-266106に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
Claims (8)
- 歪点が685℃以上750℃以下、50~350℃での平均熱膨張係数が35×10-7~43×10-7/℃、比重が2.50~2.80、光弾性定数が25nm/MPa/cm以上29nm/MPa/cm未満、粘度が104dPa・sとなる温度(T4)が1250℃以上1350℃未満であり、
酸化物基準のモル百分率表示で、
SiO2を63~68%、
Al2O3を12.2%以上14%以下、
B2O3を0.5%以上3%未満、
MgOを6.5~13%、
CaOを0~4%、
SrOを0~9%、
BaOを0~10%、それぞれ含み、かつ、
MgO+CaO+SrO+BaOが15~20%、
SrO+BaOが4~10%である無アルカリガラス基板。 - ガラス転移点温度が750~810℃である請求項1に記載の無アルカリガラス基板。
- 失透温度が1200℃以上1370℃未満であり、
粘度が102dPa・sとなる温度(T2)が1600℃以上1710℃未満である請求項1又は2に記載の無アルカリガラス基板。 - ヤング率が76~90GPaである請求項1~3のいずれか一項に記載の無アルカリガラス基板。
- 歪点が685℃以上750℃以下、50~350℃での平均熱膨張係数が35×10-7~43×10-7/℃、比重が2.50~2.80、光弾性定数が25nm/MPa/cm以上29nm/MPa/cm未満、粘度が104dPa・sとなる温度(T4)が1250℃以上1335℃以下であり、酸化物基準のモル百分率表示で、
SiO2を63~67%、
Al2O3を12.2%以上14%以下、
B2O3を3%以上4.3%未満、
MgOを7~13%、
CaOを0~9%、
SrOを0~3%、
BaOを0~7%、それぞれ含み、かつ、
MgO+CaO+SrO+BaOが15~20%、
CaOが(6×B2O3-21)~(6×B2O3-14)%、
SrO+BaOが(-6×B2O3+19)~(-6×B2O3+28)%である無アルカリガラス基板。 - ガラス転移点温度が740~790℃である請求項5に記載の無アルカリガラス基板。
- 失透温度が1200℃以上1350℃未満であり、
粘度が102dPa・sとなる温度(T2)が1600~1730℃である請求項5又は6に記載の無アルカリガラス基板。 - ヤング率が76~88GPaである請求項5~7のいずれか一項に記載の無アルカリガラス基板。
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