JP4815688B2

JP4815688B2 - 液晶ディスプレイ用アルミノホウケイ酸ガラス

Info

Publication number: JP4815688B2
Application number: JP2001096809A
Authority: JP
Inventors: 祐輔竹居; 年安河口
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 2000-10-31
Filing date: 2001-03-29
Publication date: 2011-11-16
Anticipated expiration: 2021-03-29
Also published as: JP2002201040A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶ディスプレイ用基板に好適なアルミノホウケイ酸ガラスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
化学的耐久性および耐熱性に優れるアルミノホウケイ酸ガラスは、アンプル、液晶ディスプレイ用基板等の基板、等に広く用いられており、ガラス溶融窯による生産が行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来、アルミノホウケイ酸ガラスには、その脱泡のためにＣｌ、Ａｓ₂Ｏ₃およびＳｂ₂Ｏ₃のいずれか１種が添加されている。しかし、近年、アルミノホウケイ酸ガラス中に残存する泡の一層の削減が求められている。本発明は、泡の削減が可能なアルミノホウケイ酸ガラスの提供を目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、下記成分基準の質量百分率表示で、本質的に、
ＳｉＯ₂ ６１〜８１％、
Ａｌ₂Ｏ₃ ２〜２２％、
Ｂ₂Ｏ₃ ４〜１５％、
Ｌｉ₂Ｏ０〜２％、
Ｎａ₂Ｏ０〜１０％、
Ｋ₂Ｏ０〜３％、
ＭｇＯ０．０２〜５％、
ＣａＯ０〜８％、
ＳｒＯ０〜１０％、
ＢａＯ０〜１７％、
ＺｎＯ０〜１０％、
Ｆｅ₂Ｏ₃ ０〜０．１５％、
ＳＯ₃ ０．００１〜０．０１５％、
Ｃｌ０．００５〜１％、
Ｆ０．０３〜０．５％、
からなり、Ｃｌ＋Ｆが０．０５％以上であり、
５０〜３５０℃における平均線膨張係数が３２×１０ ^-7 〜５２×１０ ^-7 ／℃である液晶ディスプレイ用アルミノホウケイ酸ガラスを提供する。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明の液晶ディスプレイ用アルミノホウケイ酸ガラス（以下本発明のガラスという。）の歪点は５２０〜７００℃であることが好ましい。５２０℃未満では耐熱性が低すぎるおそれがある。７００℃超では成形が困難になるおそれがある。より好ましくは６６０℃以下、さらに好ましくは５７０℃以下、特に好ましくは５６０℃以下、最も好ましくは５５０℃以下である。
【０００６】
本発明のガラスは、下記成分基準の質量百分率表示で、本質的に、
ＳｉＯ₂ ６１〜８１％、
Ａｌ₂Ｏ₃ ２〜２０％、
Ｂ₂Ｏ₃ ４〜１５％、
Ｌｉ₂Ｏ０〜２％、
Ｎａ₂Ｏ０〜１０％、
Ｋ₂Ｏ０〜３％、
ＭｇＯ０．０２〜５％、
ＣａＯ０〜６％、
ＳｒＯ０〜１０％、
ＢａＯ０〜１７％、
ＺｎＯ０〜１０％、
Ｆｅ₂Ｏ₃ ０〜０．１５％、
ＳＯ₃ ０．００１〜０．０１５％、
Ｃｌ０．０５〜０．８％、
Ｆ０．０３〜０．３％、
からなることが好ましい。
【０００７】
次に、本発明のガラスの組成について、質量百分率表示を用いて説明する。
ＳｉＯ₂はネットワークフォーマであり、必須である。７８％超ではガラスの溶解性が低下する、または失透しやすくなる。好ましくは７６％以下である。４５％未満では耐酸性または耐アルカリ性が低下する。好ましくは４８％以上、より好ましくは６１％以上である。
【０００８】
Ａｌ₂Ｏ₃は、ガラスの分相を抑制する、または歪点を高くする成分であり、必須である。２２％超では失透しやすくなる、または耐酸性が低下する。好ましくは２０％以下、より好ましくは１９％以下である。２％未満ではガラスが分相しやすくなる、または歪点が低下する。好ましくは３％以上である。
ＳｉＯ₂の含有量が６１％以上の場合、Ａｌ₂Ｏ₃の含有量は１０％以下であることが好ましい。
【０００９】
Ｂ₂Ｏ₃は、化学的耐久性を高くする、ガラスの溶解性を高くする、またはガラスを失透しにくくする成分であり、必須である。１５％超では歪点が低下する、耐酸性が低下する、またはガラス溶融時のＢ₂Ｏ₃の揮散に起因するガラスの不均質性が顕著になる。好ましくは１３％以下である。４％未満では化学的耐久性が低下する、ガラスの溶解性が低下する、またはガラスが失透しやすくなる。好ましくは５％以上、より好ましくは７％以上である。
【００１０】
Ｌｉ₂Ｏ、Ｎａ₂ＯおよびＫ₂Ｏはいずれも必須ではないが、膨張係数を大きくするためにそれぞれ、２％、１０％、３％まで含有してもよい。これを超えて含有すると化学的耐久性または歪点が低下する。
５０〜３５０℃における平均線膨張係数αを５０×１０^-7／℃以上にしたい場合、Ｌｉ₂Ｏ、Ｎａ₂ＯおよびＫ₂Ｏの含有量の合計は１％以上であることが好ましい。
【００１１】
ＭｇＯは必須ではないが、ガラスの溶解性を高くするために５％まで含有してもよい。５％超ではガラスが分相しやすくなる、またはガラスが失透しやすくなる。
ＣａＯは必須ではないが、ガラスの溶解性を高くするために、またはガラスを失透しにくくするために８％まで含有してもよい。８％超ではかえって失透しやすくなる。好ましくは６％以下である。
【００１２】
ＳｒＯは必須ではないが、ガラスの分相を抑制するために、またはガラスを失透しにくくするために１０％まで含有してもよい。１０％超ではかえって失透しやすくなる。
ＢａＯは必須ではないが、ガラスの分相を抑制するために、またはガラスを失透しにくくするために１７％まで含有してもよい。１７％超ではかえって失透しやすくなる。
ＺｎＯは必須ではないが、化学的耐久性を高くするために、１０％まで含有してもよい。１０％超ではかえって化学的耐久性、特に耐酸性が低下する。
【００１３】
Ｆｅ₂Ｏ₃は必須ではないが、ガラス溶融窯内の溶融ガラスの熱対流を制御するために、または脱泡促進のために０．１５％まで含有してもよい。０．１５％超では前記熱対流が抑制されかえって脱泡しにくくなる、または均質性が低下する。
【００１４】
ＳＯ₃は必須ではないが、脱泡またはガラス原料の溶解を促進するために０．０１５％まで含有してもよい。０．０１５％超では撹拌時に再沸する。好ましくは０．０１２％以下、より好ましくは０．０１％以下である。脱泡またはガラス原料の溶解をより促進したい場合はＳＯ₃を０．００１％以上含有することが好ましい。より好ましくは０．００１２％以上である。
ＳＯ₃含有は、通常、ボウ硝等の硫酸塩をガラス原料に添加することによって行われるが、その他に、たとえば重油燃焼窯においては重油のＳ含有不純物にも起因する。
【００１５】
ＣｌおよびＦは脱泡のための成分であり、少なくともいずれか一方を含有しなければならない。ＣｌおよびＦの含有量の合計Ｃｌ＋Ｆが０．０５％未満では脱泡が不充分になる。また、Ｃｌ＋Ｆは１％以下であることが好ましい。
【００１６】
Ｃｌは、脱泡または前記再沸抑制のために１％まで含有してもよい。１％超ではかえってＣｌに起因する再沸が起る。好ましくは０．８％以下、より好ましくは０．５％以下である。脱泡または前記ＳＯ₃に起因する再沸抑制をより促進したい場合は０．０５％以上含有することが好ましい。より好ましくは０．１％以上である。
【００１７】
Ｆは、溶融ガラスの表面張力を低下させ、溶融ガラス表面に存在する泡を破れやすくする効果、または溶融ガラス中の微小な泡を削減する効果があり、０．５％まで含有してもよい。０．５％超では揮散が多くなってガラスの均質性が低下する。好ましくは０．３％以下である。
【００１８】
本発明のガラスにおいては、Ａｌ₂Ｏ₃が２〜２０％、ＣａＯが０〜６％、ＳＯ₃が０．００１〜０．０１５％、Ｃｌが０．０５〜０．８％、Ｆが０〜０．３％、であることが好ましい。
【００１９】
本発明のガラスは本質的に上記成分からなるが、その他の成分、たとえばＴｉＯ₂、ＺｒＯ₂等を本発明の目的を損なわない範囲で含有してもよい。前記その他の成分の含有量の合計は１０％以下であることが好ましい。より好ましくは５％以下である。
【００２０】
なお、本発明のガラスはＡｓ₂Ｏ₃を含有しないことが好ましい。また、Ｓｂ₂Ｏ₃も含有しないことが好ましい。Ａｓ₂Ｏ₃およびＳｂ₂Ｏ₃のいずれも含有しないことがより好ましい。なお、本明細書でいう「含有しない」とは「不純物レベルの含有」を包含する。すなわち、Ａｓ₂Ｏ₃およびＳｂ₂Ｏ₃の場合についていえば、いずれについても０．０５％またはそれ以下の含有が典型的な不純物レベルであって、本発明のガラスはＡｓ₂Ｏ₃またはＳｂ₂Ｏ₃を含有するとしても不純物レベルであることが好ましい。
【００２１】
本発明のガラスは、アンプル、液晶ディスプレイ用基板等の基板、等に好適である。
【００２２】
本発明のガラスを製造する方法は特に限定されず、各種製造方法を採用できる。たとえば、目標組成となるように通常使用される原料を調合し、これをガラス溶融窯中で１５００〜１７００℃に加熱して溶融する。バブリングまたは撹拌などによって溶融ガラスの均質化を行う。
【００２３】
また、溶融ガラスの均質化の前工程または後工程として、公知の溶融ガラス減圧脱泡処理を行い、一層の泡削減を図ってもよい。撹拌を行う場合、その前工程として減圧脱泡処理を行うと再沸が抑制され、その結果、前記撹拌をより強く行える効果がある。ここで、減圧脱泡工程とは、大気圧下で溶融されたガラスを、大気圧未満の圧力下、典型的には大気圧よりも０．５気圧以上低い圧力下に保持する工程であって溶融ガラスの脱泡促進のために設けられるものである。
【００２４】
液晶ディスプレイ用基板等の基板として使用する場合は、周知のプレス法、ダウンドロー法、フロート法等の方法により所定の板厚に成形し、徐冷後、研削、研磨などの加工を行い、所定のサイズ、形状の基板とする。アンプルとして使用する場合は、周知のダンナー法等の方法によってガラス管に成形し、該ガラス管を加工してアンプルとする。
【００２５】
【実施例】
表１のＳｉＯ₂〜Ｆの欄に質量百分率表示で示した組成となるように調合した原料を、ガラス溶融窯で溶解、撹拌後、フロート法で板状に成形後、冷却して切断して５０ｃｍ×１００ｃｍのガラス板（厚さ：１ｍｍ）を得た。前記撹拌はガラス溶融窯とフロートバスの間に設けられた均質化槽内で行い、その回転速度は１０回／分とした。前記ガラス板のα（単位：１０^-7／℃）、歪点（単位：℃）、徐冷点（単位：℃）を表１に示す。例１〜４は実施例、例５は比較例である。
【００２６】
また、前記ガラス板に存在する大きさが２０μｍ以上の泡の数を、暗室中で、ガラス板から５０ｃｍ離れて設置された高輝度点光源（水銀ランプ）からガラス板に光を照射しながら数えた。また、前記ガラス板に存在する脈理の強さを調べた。ガラス１ｋｇあたりの泡の数を表１の泡の欄に、脈理の強さを均質度の欄にそれぞれ示す。
泡の数は０．１個／ｋｇ以下であることが好ましい。
脈理の強さは、液晶ディスプレイ用基板として許容されるものを○、許容されないものを×とした。
【００２７】
【表１】

【００２８】
また、表２のＳｉＯ₂〜Ｆの欄に質量百分率表示で示した組成となるように調合した原料を白金ルツボに入れ、電気炉内で溶解、撹拌後、溶融ガラスをカーボン板上に板状に流し出して冷却した。得られたガラスを切断・研磨して１０ｃｍ×２０ｃｍのガラス板（厚さ：６ｍｍ）とした。前記撹拌は、白金製スターラを用いて３０分間行い、その回転速度は５回／分とした。前記ガラス板のα（単位：１０^-7／℃）、歪点（単位：℃）、徐冷点（単位：℃）を表２に示す。例６、７は実施例、例８は比較例である。
【００２９】
また、前記ガラス板に存在する大きさが２０μｍ以上の泡の数を、暗室中で、ガラス板側面から高輝度点光源（水銀ランプ）からの光を照射しながら数えた。また、前記ガラス板に存在する脈理の強さを調べた。ガラス１ｇあたりの泡の数を表２の泡の欄に、脈理の強さを均質度の欄にそれぞれ示す。
泡の数は０．０２個／ｇ以下であることが好ましい。
脈理の強さは、液晶ディスプレイ用基板として許容されるものを○とした。
【００３０】
【表２】

【００３１】
【発明の効果】
本発明のガラスは、泡が少なく、かつ均質性に優れたアルミノホウケイ酸ガラスであり、高品質のアンプル、液晶ディスプレイ基板、フォトマスク用基板、磁気ディスク用基板等が得られる。

Claims

下記成分基準の質量百分率表示で、本質的に、
ＳｉＯ₂ ６１〜８１％、
Ａｌ₂Ｏ₃ ２〜２２％、
Ｂ₂Ｏ₃ ４〜１５％、
Ｌｉ₂Ｏ０〜２％、
Ｎａ₂Ｏ０〜１０％、
Ｋ₂Ｏ０〜３％、
ＭｇＯ０．０２〜５％、
ＣａＯ０〜８％、
ＳｒＯ０〜１０％、
ＢａＯ０〜１７％、
ＺｎＯ０〜１０％、
Ｆｅ₂Ｏ₃ ０〜０．１５％、
ＳＯ₃ ０．００１〜０．０１５％、
Ｃｌ０．００５〜１％、
Ｆ０．０３〜０．５％、
からなり、Ｃｌ＋Ｆが０．０５％以上であり、
５０〜３５０℃における平均線膨張係数が３２×１０ ^-7 〜５２×１０ ^-7 ／℃である液晶ディスプレイ用アルミノホウケイ酸ガラス。
Ａｌ₂Ｏ₃が２〜２０％、ＣａＯが０〜６％、ＳＯ₃が０．００１〜０．０１５％、Ｃｌが０．０５〜０．８％、Ｆが０．０３〜０．３％、である請求項１に記載の液晶ディスプレイ用アルミノホウケイ酸ガラス。
Ａｌ₂Ｏ₃が１０％以下である請求項１または２に記載の液晶ディスプレイ用アルミノホウケイ酸ガラス。
Ｂ₂Ｏ₃が７％以上である請求項１、２または３に記載の液晶ディスプレイ用アルミノホウケイ酸ガラス。
Ｌｉ₂Ｏ＋Ｎａ₂Ｏ＋Ｋ₂Ｏが１％以上である請求項１、２、３または４に記載の液晶ディスプレイ用アルミノホウケイ酸ガラス。
歪点が５２０〜７００℃である請求項１〜５のいずれかに記載の液晶ディスプレイ用アルミノホウケイ酸ガラス。
Ｆｅ₂Ｏ₃が０．０６〜０．１５％である請求項１〜６のいずれかに記載の液晶ディスプレイ用アルミノホウケイ酸ガラス。