JP6023791B2 - 化学強化ガラス板およびフラットパネルディスプレイ装置 - Google Patents
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Description
1.一方の面における表面Na2O量が、もう一方の面の表面Na2O量よりも0.2質量%〜1.2質量%低いガラス板。
2.Al2O3を4モル%以上含有するガラス板であって、一方の面における表面Na2O量が、もう一方の面の表面Na2O量よりも0.2質量%〜1.2質量%低いガラス板。
3.CaOを含有しない、またはCaOを6モル%以下の範囲で含有するガラス板であって、一方の面における表面Na2O量が、もう一方の面の表面Na2O量よりも0.2質量%〜1.2質量%低いガラス板。
4.K2Oを3モル%以上含有するガラス板であって、一方の面における表面Na2O量が、もう一方の面の表面Na2O量よりも0.2質量%〜1.2質量%低いガラス板。
5.前項1〜4のいずれか1に記載のガラス板であって、一方の面における表面Na2O量が、もう一方の面の表面Na2O量よりも0.3質量%〜0.7質量%低いガラス板。
6.フロート法により製造された前項1〜5のいずれか1に記載のガラス板。
7.表面Na2O量が低い面がフロートバス内で溶融金属に触れていない面である前項1〜6のいずれか1に記載のガラス板。
8.表面Na2O量が低い面における、Na2O量がガラス板内部のNa2O量より小さい層の厚みが5μm未満である前項1〜7のいずれか1に記載のガラス板。
9.厚みが1.5mm以下である前項1〜8のいずれか1に記載のガラス板。
10.厚みが0.8mm以下である前項1〜9のいずれか1に記載のガラス板。
11.前項1〜10のいずれか1に記載のガラス板を化学強化して得られるガラス板。
12.カバーガラスを備えたフラットパネルディスプレイ装置であって、該カバーガラスが前項11に記載の化学強化ガラス板であるフラットパネルディスプレイ装置。
ガラス板の化学強化後の反りは、ガラス板の一方の面ともう一方の面において化学強化の入り方が異なることにより生じる。具体的には、例えば、フロートガラスの場合、フロート成形時に溶融錫と接触していないガラス面(トップ面)と溶融金属(通常、錫)と接触しているガラス面(ボトム面)において化学強化の入り方が異なることにより化学強化後の反りが生じる。
(a)ガラス内部からガラス表面へのアルカリ分の輸送(ガラス内部でのNa+とH+の交換反応)。
(b)ガラス表面でのNa+とH+の交換反応。
(c)H+と交換したNa+のガラス表面からの除去。
出力:Rh 50kV−72mA
フィルタ:OUT
アッテネータ:1/1
スリット:Std.
分光結晶:RX25
検出器:PC
ピーク角度(2θ/deg.):47.05
ピーク測定時間(秒):40
B.G.1(2θ/deg.):43.00
B.G.1測定時間(秒):20
B.G.2(2θ/deg.):50.00
B.G.2測定時間(秒):20
PHA:110−450
本発明において溶融ガラスを板状のガラス板に成形する方法は特に限定されず、また該ガラスは化学強化処理による強化が可能な組成を有するものである限り、種々の組成のものを使用することができる。例えば、種々の原料を適量調合し、加熱溶融した後、脱泡または攪拌などにより均質化し、周知のフロート法、ダウンドロー法(例えば、フュージョン法など)またはプレス法などによって板状に成形し、徐冷後所望のサイズに切断、研磨加工を施して製造される。これらの製造方法の中でも、フロート法により製造されたガラスは、特に本発明の効果である化学強化後の反り改善が発揮され易いため、好ましい。
(i)モル%で表示した組成で、SiO2を50〜80%、Al2O3を0.1〜25%、Li2O+Na2O+K2Oを3〜30%、MgOを0〜25%、CaOを0〜25%およびZrO2を0〜5%を含むガラス
(ii)モル%で表示した組成が、SiO2を50〜74%、Al2O3を1〜10%、Na2Oを6〜14%、K2Oを3〜11%、MgOを2〜15%、CaOを0〜6%およびZrO2を0〜5%含有し、SiO2およびAl2O3の含有量の合計が75%以下、Na2OおよびK2Oの含有量の合計が12〜25%、MgOおよびCaOの含有量の合計が7〜15%であるガラス
(iii)モル%で表示した組成が、SiO2を68〜80%、Al2O3を4〜10%、Na2Oを5〜15%、K2Oを0〜1%、MgOを4〜15%およびZrO2を0〜1%含有するガラス
(iv)モル%で表示した組成が、SiO2を67〜75%、Al2O3を0〜4%、Na2Oを7〜15%、K2Oを1〜9%、MgOを6〜14%およびZrO2を0〜1.5%含有し、SiO2およびAl2O3の含有量の合計が71〜75%、Na2OおよびK2Oの含有量の合計が12〜20%であり、CaOを含有する場合その含有量が1%未満であるガラス
またこれらのガスのうち、2種以上を混合して使用することもできる。
化学強化は、ガラス転移点以下の温度でイオン交換によりガラス表面のイオン半径が小さなアルカリ金属イオン(典型的には、LiイオンまたはNaイオン)をイオン半径のより大きなアルカリイオン(典型的には、Kイオン)に交換することで、ガラス表面に圧縮応力層を形成する処理である。化学強化処理は従来公知の方法によって行うことができる。
ΔX:未処理ガラス板の化学強化による反り変化量
ΔY:処理ガラス板の化学強化による反り変化量
ここで反り変化量は、ΔX>0とする。ΔYはΔXと同方向に反る場合にΔY>0、ΔXと逆方向に反る場合はΔY<0となる。
本実施例では、以下の組成の硝材A〜Cのガラス板を用いた。以下の組成の硝材Dも本発明に使用できる。
(硝材A)モル%表示で、SiO2を72.0%、Al2O3を1.1%、Na2Oを12.6%、K2Oを0.2%、MgOを5.5%、CaOを8.6%含有するガラス(ガラス転移温度566℃)
(硝材B)モル%表示で、SiO2を64.3%、Al2O3を6.0%、Na2Oを12.0%、K2Oを4.0%、MgOを11.0%、CaOを0.1%、SrOを0.1%、BaOを0.1%およびZrO2を2.5%含有するガラス(ガラス転移温度620℃)
(硝材C)モル%表示で、SiO2を64.3%、Al2O3を8.0%、Na2Oを12.5%、K2Oを4.0%、MgOを10.5%、CaOを0.1%、SrOを0.1%、BaOを0.1%およびZrO2を0.5%含有するガラス(ガラス転移温度604℃)
(硝材D)モル%表示で、SiO2を73.0%、Al2O3を7.0%、Na2Oを14.0%、MgOを6.0%含有するガラス(ガラス転移温度617℃)
化学強化前に三鷹光器株式会社製三次元形状測定器(NH−3MA)で反り量を測定した後、各ガラスを化学強化し、化学強化後の反り量も同様に測定し、下式で表されるΔ反り量を算出した。
Δ反り量=化学強化後反り量−化学強化前反り量
化学強化後の反りの改善は、ガラス中のアルカリ成分との間でイオン交換反応が起こる液体または気体により脱アルカリ処理する以外は全て同じ条件の実験において、以下に示す式により求める反り改善率により評価した。
ここで反り変化量は、ΔX>0とした。ΔYはΔXと同方向に反る場合にΔY>0、ΔXと逆方向に反る場合はΔY<0とした。
XRF(蛍光X線分析)法の分析条件は以下とした。定量はNa2O標準試料を用いて検量線法にて行った。
測定装置:株式会社リガク製ZSX100
出力:Rh 50kV−72mA
フィルタ:OUT
アッテネータ:1/1
スリット:Std.
分光結晶:RX25
検出器:PC
ピーク角度(2θ/deg.):47.05
ピーク測定時間(秒):40
B.G.1(2θ/deg.):43.00
B.G.1測定時間(秒):20
B.G.2(2θ/deg.):50.00
B.G.2測定時間(秒):20
PHA:110−450
図4に示す模式図のように、硝材Aおよび硝材Cのフロート法により製造したガラスを、体積3.2Lの石英管50に入れ、管内を真空にした後、フロートバス雰囲気を模擬するべくH210%およびN290%の混合ガスで系内を充填した。系全体にH210%およびN290%の混合ガスを流量1.6L/minで導入しながら、3分間加熱しガラス板51の温度を昇温させた。H210%およびN290%の混合ガスはガス導入方向53から導入してガス排出方向54に排出した。
硝材Cのガラスリボンが流れるフロートバスにおいてHF処理を実施した。
ソーダライムシリカガラスからなるフロートガラスを500℃に加熱し、そのトップ面に、100℃に予熱したエアに5体積%HFガスを混入したものを52L/分の割合で3分間吹付けると、そのトップ面とボトム面のΔNa2O量差は1質量%であり、またそのトップ面をSEMで観察すると複数の凹部が認められ、それらの凹部密度は172個/μm2以上である。
2 外スリット
4 流路
5 排気スリット
20 ガラス板
30 カバーガラス
40 ディスプレイ装置
41,42 機能膜
15 筐体
45 表示パネル
50 石英管
51 ガラス板
52 ガス導入ノズル
60 管状炉
61 反応容器
62 サンプル乗せ台車
63 サンプル
64 スライダー
65 導入チューブ
66 サンプル取り出し棒
101 ガラスリボン
102 ビーム
103 ラジエーションゲート
110 ガラスリボンの幅方向
111,112,113 ガス系統
114,115 隔壁
116 ガス吹き穴
Claims (10)
- Al2O3を4モル%以上含有し、フロートバス内で溶融金属に触れていないトップ面における表面Na2O量が、もう一方の面の表面Na2O量よりも0.2質量%〜0.29質量%低く、かつ、ガラス板内部のNa2O量よりも低いとともに、前記トップ面の凹部密度が6個/μm2以下であるガラス板が化学強化された化学強化ガラス板。
- CaOを含有しない、またはCaOを6モル%以下の範囲で含有し、フロートバス内で溶融金属に触れていないトップ面における表面Na2O量が、もう一方の面の表面Na2O量よりも0.2質量%〜0.29質量%低く、かつ、ガラス板内部のNa2O量よりも低いとともに、前記トップ面の凹部密度が6個/μm2以下であるガラス板が化学強化された化学強化ガラス板。
- K2Oを3モル%以上含有し、フロートバス内で溶融金属に触れていないトップ面における表面Na2O量が、もう一方の面の表面Na2O量よりも0.2質量%〜0.29質量%低く、かつ、ガラス板内部のNa2O量よりも低いとともに、前記トップ面の凹部密度が6個/μm2以下であるガラス板が化学強化された化学強化ガラス板。
- 酸化物基準のモル%表記において、
SiO2 50〜80%、
Li2O+Na2O+K2O 3〜30%、
MgO 0〜25%、
CaO 0〜25%、
ZrO2 0〜5%、
Al2O3 4%以上、を含有し、かつ
フロートバス内で溶融金属に触れていないトップ面における表面Na2O量が、もう一方の面の表面Na2O量よりも0.2質量%〜0.29質量%低く、かつ、ガラス板内部のNa2O量よりも低いとともに、前記トップ面の凹部密度が6個/μm2以下であるガラス板が化学強化された化学強化ガラス板。 - 酸化物基準のモル%表記において、
SiO2 50〜80%、
Al2O3 0.1〜25%、
Li2O+Na2O+K2O 3〜30%、
MgO 0〜25%、
ZrO2 0〜5%、を含有し、かつ
CaOを含有しない、またはCaOを6モル%以下の範囲で含有し、
フロートバス内で溶融金属に触れていないトップ面における表面Na2O量が、もう一方の面の表面Na2O量よりも0.2質量%〜0.29質量%低く、かつ、ガラス板内部のNa2O量よりも低いとともに、前記トップ面の凹部密度が6個/μm2以下であるガラス板が化学強化された化学強化ガラス板。 - 酸化物基準のモル%表記において、
SiO2 50〜80%、
Al2O3 0.1〜25%、
Li2O+Na2O+K2O 3〜30%、
MgO 0〜25%、
CaO 0〜25%、
ZrO2 0〜5%、
K2O 3%以上、を含有し、
フロートバス内で溶融金属に触れていないトップ面における表面Na2O量が、もう一方の面の表面Na2O量よりも0.2質量%〜0.29質量%低く、かつ、ガラス板内部のNa2O量よりも低いとともに、前記トップ面の凹部密度が6個/μm2以下であるガラス板が化学強化された化学強化ガラス板。 - 前記ガラス板の前記トップ面における、Na2O量がガラス板内部のNa2O量より小さい層の厚みが5μm未満である請求項1〜6のいずれか1項に記載の化学強化ガラス板。
- 厚みが1.5mm以下である請求項1〜7のいずれか1項に記載の化学強化ガラス板。
- 厚みが0.8mm以下である請求項1〜8のいずれか1項に記載の化学強化ガラス板。
- カバーガラスを備えたフラットパネルディスプレイ装置であって、該カバーガラスが請求項1〜9のいずれか1項に記載の化学強化ガラス板であるフラットパネルディスプレイ装置。
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