KR101476076B1 - Alkali-free Glass for Flat Panel Display and Melting Process Thereof - Google Patents

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아이리코 그룹 코포레이션
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Abstract

본 발명에서는 플랫 패널 디스플레이를 위한 알칼리프리 알로미노보로실리케이트 유리 및 그 용융 공정이 개시된다. 상기 유리는 54~68% 의 SiO2, 10.8~17.1% 의 Al2O3, 7.6~12.5% 의 B2O3, 0~1.8% 의 MgO, 4.2~15% 의 CaO, 0.6~7.1% 의 SrO, 0.1~5% 의 BaO, 0.2~1% 의 ZnO, 0.01~1.54% 의 ZrO2 및 0.1~1.3% 의 SnO+SnO2 로 구성된다. 본 발명의 알루미노보로실리케이트 유리는 환경에 심각한 오염을 초래할 수 있는 비소 및 안티몬을 포함하지 않으며, 유리 내의 기체 내포물 함량이 소정의 공정에 의해 감소되어 유리 품질이 향상된다.The present invention discloses an alkali free aluminoborosilicate glass for a flat panel display and its melting process. Wherein the glass contains 54 to 68% of SiO 2 , 10.8 to 17.1% of Al 2 O 3 , 7.6 to 12.5% of B 2 O 3 , 0 to 1.8% of MgO, 4.2 to 15% of CaO, 0.6 to 7.1% SrO, 0.1 to 5% of BaO, 0.2 to 1% of ZnO, 0.01 to 1.54% of ZrO 2 and 0.1 to 1.3% of SnO 2 + SnO 2 . The aluminoborosilicate glass of the present invention does not contain arsenic and antimony which may cause serious pollution to the environment, and the content of gas inclusion in the glass is reduced by a predetermined process to improve glass quality.

Description

플랫 패널 디스플레이를 위한 알칼리프리 유리 및 그 용융 공정 {Alkali-free Glass for Flat Panel Display and Melting Process Thereof}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an alkali-free glass for a flat panel display,

본 발명은 유리의 기술분야에 속하며, 플랫 패널 디스플레이를 위한 알칼리프리 유리 및 그 용융 공정에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 플랫 패널 디스플레이를 위한 알루미노보로실리케이트 유리에 관한 것이다.
The present invention belongs to the technical field of glass and relates to an alkali-free glass for a flat panel display and its melting process, and more particularly to an aluminoborosilicate glass for a flat panel display.

액정 디스플레이(Liquid Crystal Display; LCD)는 액정을 두 개의 유리 기판 사이에 개재시킴으로써 형성되며, 전압을 가하여 디스플레이를 구현한다. 유리 기판은 두 가지의 기능을 가지는데, 첫째로는, 액정을 특정된 두께로 유지하고; 둘째로는, 구동에 필요한 투명 전극 및 스위치 소자들을 함유하는 것이다. 두 유리 기판 사이에는 공간이 존재하는데, 이는 5~10μm 의 엄격한 치수를 가진다.A liquid crystal display (LCD) is formed by interposing a liquid crystal between two glass substrates, and applies a voltage to realize a display. The glass substrate has two functions: first, maintaining the liquid crystal at a specified thickness; Secondly, it contains transparent electrodes and switch elements necessary for driving. There is a space between the two glass substrates, which has a strict dimension of 5 to 10 μm.

LCD 기술의 개발에 대응하여 상이한 조성 및 물성을 가지며 상이한 방법에 의해 조제되는 다양한 유리 기판들이 제공되어 있다. LCD는 유리 기판의 물성 및 LCD 플랫 패널에 대한 매우 높은 요구조건들을 가진다. LCD의 유리 기판에 대한 요구조건들은 아래와 같다.In response to the development of LCD technology, various glass substrates having different composition and physical properties and prepared by different methods are provided. LCDs have very high requirements for glass substrate properties and LCD flat panels. The requirements for LCD glass substrates are as follows.

첫째로, 정확한 치수에 대한 요구조건이 있다: 고성능 디스플레이의 제조 공정은 반복되는 정밀 포토리소그래피(photolithography)를 포함하며, 기판의 외곽 치수의 가공 정확도가 1/10mm 에 이를 것이 요구된다. 가장 중요한 것으로, 표면 평탄도 및 두께에 대한 요구조건이 매우 엄격하다. 액티브 매트릭스 LCD의 두 기판에 정확도가 보장되지 않는다면, 풀 스페이스(두 기판 사이의 공간)는 국부적 오차를 가질 것이며, 이는 전기장 및 픽셀들에 직접적인 영향을 미쳐 불균일한 그레이스케일 및 색상을 초래할 것이다. 낮은 평탄도를 가진 기판도 포토리소그래피 공정에서 문제를 유발하는데, 예를 들어, 광(光)이 전체 표면에 집중되지 못하고 전기회로 내에 결함이 발생할 수 있다. 근접 인쇄를 사용하는 경우, 휘어진 기판은 포토마스크를 손상시킬 수 있다. 기판의 평탄도의 편차에는 단순 휨, 전체 기판의 파형 무늬, 및 나노미터 분자 단위의 조도(粗度)가 포함된다.First, there is a requirement for precise dimensions: the manufacturing process of high performance displays involves repeated precision photolithography, and the machining accuracy of the outer dimensions of the substrate is required to reach 1/10 mm. Most importantly, the requirements for surface flatness and thickness are very stringent. If accuracy is not guaranteed on the two substrates of the active matrix LCD, the full space (the space between the two substrates) will have a local error, which will have a direct effect on the electric field and the pixels, resulting in uneven grayscale and hue. Substrates with low flatness also cause problems in the photolithography process, for example, light may not be concentrated on the entire surface and defects may occur in the electrical circuit. When using proximity printing, the warped substrate can damage the photomask. The deviation of the flatness of the substrate includes simple warpage, corrugation pattern of the entire substrate, and roughness of the unit of the nanometer.

둘째로, 열저항에 대한 요구조건이 있다: 열저항은 주로 온도 물성 및 열수축과 관련되는데, 이들 사이에는 내부적 연관이 있다. 박막 트랜지스터(thin film transistor; TFT)를 제조하는 공정에서, 기판에는 반복적으로 열처리가 가해진다. p-SiTFT 타입의 LCD는 조제시 625℃ 까지 가열될 수 있는데, 기판은 이 온도에서도 점성 유동 없이 강성을 유지할 것이 요구된다. 그러하지 못한다면, 유리는 냉각중에 왜곡되어 열응력뿐만 아니라 치수 변화를 초래한다. 유리는 변형온도(strain temperature) Tst 아래에서만 이러한 특성을 가진다. 따라서 이와 같은 유리 기판의 Tst 는 625℃ 를 초과해야 하고, 만약을 위해 25℃ 를 더하면, 이와 같은 유리 기판의 Tst 는 적어도 650℃ 이상이어야 한다. 기판은 Tst 아래에서도 구조 완화에 의해 여전히 치수 변화를 나타낸다는 점이 밝혀진 바 있다.Second, there is a requirement for thermal resistance: Thermal resistance is mainly related to thermal properties and thermal shrinkage, and there is an internal connection between them. In a process of manufacturing a thin film transistor (TFT), a substrate is subjected to repeated heat treatment. The p-Si TFT type LCD can be heated up to 625 DEG C during preparation, and the substrate is required to maintain rigidity at this temperature without viscous flow. If not, glass is distorted during cooling, resulting in dimensional changes as well as thermal stresses. Glass has this property only below the strain temperature T st . Therefore, the T st of such a glass substrate must exceed 625 ° C, and if it is added to 25 ° C, the T st of such a glass substrate should be at least 650 ° C. It has been found that the substrate still exhibits dimensional changes even under T st due to structural relaxation.

디스플레이는 제조 공정 중에 수 차례 온도 상승 및 강하를 반복적으로 및 급속도로 거치게 되는데, 이는 필연적으로 유리 기판의 구조 완화 및 치수 변화를 초래하고, 이는 포토리소그래피 평판 제조용 전자회로의 편차로 이어진다. 그러므로, 전체 기판 성분의 수축하는 치수는 회로 내의 가장 가느다란 라인의 폭의 소부분, 즉 수 미크론일 것이 요구된다. 수백 밀리미터의 치수를 가진 디스플레이에 있어서 허용되는 수축의 양은 단지 수백만 분의 일이다. 해상도 향상을 위해 회로 내 라인의 폭은 점점 더 가늘어지고 있으나, 디스플레이의 치수는 점점 더 커지고 있다. 자동 보상 기술로 포토리소그래피 공정 중의 열수축에 의한 편차를 보완할 수 있지만, 낮은 열수축률은 여전히 필요하다.The display repeatedly and rapidly undergoes several times of temperature rise and drop during the manufacturing process, which inevitably leads to structural relaxation and dimensional change of the glass substrate, leading to variations in the electronic circuitry for manufacturing photolithographic flat plates. Therefore, the shrinking dimension of the entire substrate component is required to be a small fraction of the width of the thinnest line in the circuit, i.e., several microns. The amount of shrinkage allowed for displays with dimensions of hundreds of millimeters is only a few millionths of a day. The width of the lines in the circuit is getting thinner for better resolution, but the dimensions of the display are getting bigger and bigger. Automatic compensation techniques can compensate for deviations due to thermal shrinkage during the photolithography process, but a low heat shrinkage is still required.

셋째로, 화학적 안정성에 대한 요구조건이 있다: 기판 유리는 디스플레이 제조 공정 내의 다양한 화학적 처리를 견뎌낼 수 있어야 한다. 예를 들어, α-Si 액티브 매트릭스 LCD는 7개층 이상의 박막 회로를 가지며, 따라서 층 수에 대응하는 수의 부식 단계들을 필요로 한다. 부식제 및 세정제에는 강한 산성부터 강한 알칼리성의 것들이 있는데, 예컨대 10% 초과의 NaOH, 10% 초과의 H2SO4, 농축 HNO3, 10%의 HF-HNO3, 농축 H3PO4 등이 있다. 기판에 대한 화학적 안정성의 요구조건은 모든 타입의 유리 제품에 대해 가장 엄격한 요구조건 중 하나라고 할 수 있다.Third, there is a requirement for chemical stability: the substrate glass must be able to withstand various chemical treatments within the display manufacturing process. For example, an a-Si active matrix LCD has seven or more layers of thin film circuitry, thus requiring a number of corrosion steps corresponding to the number of layers. Caustic and cleaning agents, there are there things from the strong acid in the strong alkali, for example, such as 10% excess of NaOH, a 10% excess of H 2 SO 4, and concentrated HNO 3, 10% of HF-HNO 3, and concentrated H 3 PO 4. The chemical stability requirements for substrates are one of the most stringent requirements for all types of glassware.

넷째로, 표면 결함 및 내부 결함에 대한 요구조건이 있다: 기판들은 높은 표면 품질 및 내부 품질을 가져야 하며, 제조된 회로의 모서리 및 표면에는 긁힘 또는 얼룩이 없어야 한다. 회로 손상을 방지하기 위해 결함은 수 미크론 미만이어야 할 것이다. 내부의 기포 및 내포물은 픽셀 크기의 소부분인 경우 허용되는데, 예를 들어 100㎛ 픽셀 치수를 가진 디스플레이는 50㎛ 치수의 내포물을 함유할 수 있으며, 결함 면적의 최대 허용 한계는 단일 픽셀 면적의 25% 이다.Fourth, there are requirements for surface defects and internal defects: substrates must have high surface quality and internal quality, and the edges and surfaces of the manufactured circuit should be free of scratches or stains. The defects will have to be less than a few microns to prevent circuit damage. The internal bubbles and inclusions are permitted for small portions of the pixel size, for example, a display with a 100 micron pixel dimension may contain inclusions of 50 micron dimensions, and the maximum allowable limit of the defective area is 25 % to be.

다섯째로, 알칼리 제한에 대한 요구조건이 있다: 고유행렬 LCD의 제조 공정에서 열처리의 온도는 350℃ 미만이며, 소다석회유리 기판이 사용될 수 있다. 표면에 SiO2 의 조격층(阻隔層)을 도금하여 Na+ 가 회로 내로 이동하는 것을 방지하는 방법이 널리 사용되고 있다. 그러나 열처리의 온도가 Tst 에 근접하면, 조격층은 Na+ 가 이동하는 것을 거의 방지하지 못한다. 비고유행렬 LCD(액티브 메트릭스 LCD)에서는, 기판에 α-Si 또는 p-Si 소자의 제조로 인해 열처리 온도가 매우 높은데, α-Si 소자의 경우보다 열처리 온도가 더 높은 p-Si 소자에서 특히 그러하다. 열처리 온도는 TFT 소자를 제조하는 공정에 주로 의존한다. 게이트 유전물질 SiNx 의 도금은 600℃ 를 넘는 높은 온도를 요구하고 기판으로부터의 Na+ 는 이 때 조격층을 통과할 수 있기 때문에, 이러한 방식의 LCD 기판은 가능한 한 낮은, 바람직하게는 0에 다다르는 알칼리 함량을 가져야 할 것이다.Fifth, there is a requirement for alkali limitation: the temperature of the heat treatment in the manufacturing process of the intrinsic matrix LCD is less than 350 ° C, and a soda lime glass substrate can be used. A method of plating a strike layer of SiO 2 on the surface to prevent Na + from moving into the circuit is widely used. However, when the temperature of the heat treatment approaches T st , the stratum layer hardly prevents Na + migration. In a non-intrinsic matrix LCD (active matrix LCD), the heat treatment temperature is very high due to the production of? -Si or p-Si devices on the substrate. Especially in p-Si devices having a higher heat treatment temperature than? Do. The heat treatment temperature mainly depends on the process of manufacturing the TFT device. Since plating of the gate dielectric material SiNx requires a high temperature above 600 ° C and Na + from the substrate can then pass through the smoothening layer, the LCD substrate in this manner is as low as possible, It should have the content.

미국등록특허 제5811361호, 제5851939호, 제6329310호 등에는 TFT-LCD를 위한 기판 유리가 아래의 기본 물리적 특성을 가져야 함을 언급한다:U.S. Patent Nos. 5811361, 5851939, 6329310, etc. mention that the substrate glass for TFT-LCD should have the following basic physical properties:

1. TFT-LCD용 유리 기판에 있어서 기판의 제조 온도에 따라 가열에 의한 팽창 및 냉각에 의한 수축에 따른 손상을 감소시키기 위해, 유리의 열팽창계수가 충분히 낮아야 하며, 일반적으로 40×10-7/℃ 이어야 한다.1. In order to reduce the damage caused by the expansion and contraction due to cooling by the heat depending on the production temperature of the substrate in the glass substrate for TFT-LCD, and the thermal expansion coefficient of the glass be sufficiently low, in general, 40 × 10 -7 / Lt; / RTI >

2. TFT-LCD용 유리 기판에 있어서 기판의 제조 온도에 따라 반복적 가열이 발생시키는 부피 수축 및 치수 불안정성을 감소시키기 위해, 유리의 변형점이 적어도 650℃ 를 초과해야 한다.2. In a glass substrate for a TFT-LCD, the strain point of the glass must exceed at least 650 DEG C in order to reduce the volume shrinkage and dimensional instability which are caused by repetitive heating depending on the production temperature of the substrate.

3. 대형 플랫 패널 디스플레이의 경량화에 대한 점증하는 요구를 만족시키기 위해, 유리의 밀도는 2.6g/cm3 미만이어야 하며, 경량일수록 좋다.3. In order to meet the growing demand for lighter weight of large flat panel displays, the density of the glass should be less than 2.6 g / cm 3 , and the lighter the better.

그 외에도, 시장 수요를 충족시키기 위해 LCD의 대형 치수, 높은 화질, 높은 광도 등을 향해 LCD가 발전해 감에 따라, TFT-LCD 액정 유리 기판은 보다 우수한 성능을 가질 필요가 있다.In addition, TFT-LCD liquid crystal glass substrates need to have better performance as LCDs develop toward large-sized LCDs, high image quality, and high brightness in order to meet market demand.

LCD는 "배면투과식(背透式)" 조사 모드를 사용하여 디스플레이를 제공한다. 백라이트의 광의 이용률이 높지 않으므로, 광도가 CRT, PDP 및 OLED 등에 비해 열등하다. 광도를 증가시키는 것이 언제나 LCD의 개발 방향이었다. 그러므로 유리 기판의 광투과율의 증가는 보다 우수한 기능으로 이어질 수 있다. 현재, 주요 유리 기판들의 광투과율은 90%에 도달하였다.The LCD provides a display using a "back transparent" illumination mode. Since the utilization rate of light of the backlight is not high, the luminous intensity is inferior to that of CRT, PDP and OLED. Increasing brightness has always been the direction of LCD development. Therefore, an increase in the light transmittance of the glass substrate can lead to a better function. At present, the light transmittance of major glass substrates reaches 90%.

LCD의 치수가 커짐에 따라, 생산원가를 저감시키기 위해 유리 기판의 면적도 커지고 있다. 두께가 1mm 미만이면서 면적이 1m2 를 초과하는 기판을 용이하게 구현할 수 있고, 일부 제조업자들 중에는 심지어 6m2 초과의 기판을 구현하기도 한다. 이처럼 얇은 유리 기판은 사용 및 운송 중 쉽사리 파손되며 중력에 의해 유리에 처짐(下垂)이 발생된다. 얇으면서 넓은 기판의 처짐 문제는 기판의 제조에 어려움을 초래한다. 따라서, 유리 기판에 외부의 힘 또는 자체 중력에 따른 왜곡이 거의 혹은 전혀 발생하지 않도록 하기 위해, 유리 기판의 휨강도를 증가시키는 것이 유리 기판의 손상을 감소시키는 데에, 그리고 유리 기판의 운송 및 제조에 유리하다.As the dimension of the LCD increases, the area of the glass substrate is also increased in order to reduce the production cost. Substrates having a thickness of less than 1 mm and an area of more than 1 m 2 can be easily implemented, and some manufacturers even implement substrates larger than 6 m 2 . Such a thin glass substrate is easily broken during use and transportation, and gravity causes sagging on the glass. The problem of deflection of a thin and wide substrate results in difficulty in manufacturing the substrate. Therefore, in order to prevent little or no distortion of the glass substrate due to external forces or self-gravity, it is desirable to increase the bending strength of the glass substrate in order to reduce damage to the glass substrate, It is advantageous.

현재 LCD 유리 기판을 생산하기 위한 성숙(成熟)된 방법 중 오버플로우 몰딩 방법이 가장 널리 사용된다. 이 방법에 의해 생산되는 유리 기판은 후처리에 표면 연마가 필요하지 않기 때문이다. 그러나 이 방법은 생산 공정의 높은 제어 수준이 요구된다. 유량, 온도, 및 스트레칭 기계의 장력이 동시에 정확히 제어되어야 하며, 약간의 변화라도 스트레칭 기계에 과도한 장력을 발생시켜 유리 기판의 파단을 일으킬 수 있다. 유리 기판의 파단이 발생하면, 기판을 다시 인도하는 등의 작업에 오랜 시간이 소요되고, 이는 생산 효율 및 양품의 수율을 감소시킨다. 그러므로 오버플로우 몰딩의 공정 중 기판의 파단을 방지하기 위해 LCD 유리 기판에는 높은 휨강도 또한 요구된다.Currently, overflow molding methods are among the most widely used mature methods for producing LCD glass substrates. This is because the glass substrate produced by this method does not require surface polishing in the post-treatment. However, this method requires a high level of control of the production process. The flow rate, temperature, and tension of the stretching machine must be precisely controlled at the same time, and even slight changes can cause excessive tension on the stretching machine, resulting in breakage of the glass substrate. When the glass substrate is broken, it takes a long time to carry out the work such as re-transfer of the substrate, which reduces the production efficiency and yield of good products. Therefore, a high flexural strength is also required for the LCD glass substrate to prevent breakage of the substrate during the overflow molding process.

근래에는 LCD의 대형화 및 초대형화 경향에 따라 액티브 매트릭스 LCD의 TFT 타입은 경량일 것이 요구되고 기판은 얇아지는 경향이 있어, 경량화를 달성하기 위해 기판의 강도 증가 및 자체 하중 감소가 요구된다.In recent years, the TFT type of the active matrix LCD is required to be lightweight and the substrate tends to be thin, depending on the tendency of the LCD to become larger and larger, and it is required to increase the strength of the substrate and reduce its own weight in order to achieve lighter weight.

일반적으로, 40×10-7/℃ 미만의 열팽창계수, 650℃ 초과의 변형점, 및 2.6g/cm3 미만의 밀도와 같이 LCD 유리 기판에서 요구되는 물성을 달성하기 위해, 선택되는 알칼리프리 유리는 일반적으로 RO-Al2O3-B2O3-SiO2 시리즈의 유리에 속한다.In general, 40 × 10 -7 / ℃ transformation point of the thermal expansion coefficient of less than, greater than 650 ℃, and an alkali-free glass is to achieve the physical properties required in the LCD glass substrate, a selection, such as density of less than 2.6g / cm 3 typically RO-Al 2 O 3 -B 2 O 3 -SiO 2 glass belongs to the series.

환경보호에 대한 요구조건이 점차 더 엄격해짐에 따라, As2O3, Sb2O3 등과 같은 정제제의 사용이 점차적으로 제한되고 있다. 현재 유럽연합 국가들은 비소를 포함하는 제품들이 유럽연합 시장에 진입하는 것을 금지하고 있다. 본 발명은 따라서 As 및 Sb를 포함하지 않는 제품의 실현에 중점을 두고 있다.As requirements for environmental protection become increasingly stringent, the use of refining agents such as As 2 O 3 , Sb 2 O 3 and the like is progressively limited. Currently, EU countries prohibit products containing arsenic from entering the European Union market. The present invention therefore focuses on the realization of products that do not contain As and Sb.

스토크스의 법칙에 따르면, 용융된 유리 내에서 표면으로 상승하는 기포의 속도는 용융된 유리의 점도에 반비례한다. 즉, V=2r2g(ρ-ρ')/9η 로서, V는 기포의 상승 속도를 나타내고, r은 기포의 반지름을 나타내고, g는 중력가속도를 나타내고, ρ는 유리의 밀도를 나타내고, ρ'는 기포 내 기체의 밀도를 나타내며, η은 용융된 유리의 점도를 나타낸다. 기포 내포물의 원활한 방출을 보장하기 위해서는, 용융된 유리의 점도가, 특히 고온에서의 점도가 가능한 한 낮은 것이 바람직하다.According to Stokes' law, the velocity of the bubbles rising from the molten glass to the surface is inversely proportional to the viscosity of the molten glass. That is, V = 2r 2 g (ρ -ρ ') as / 9η, V denotes a rising rate of air bubbles, r denotes the radius of the bubble, g denotes the acceleration of gravity, ρ denotes the density of the glass, ρ 'Represents the density of gas in the bubbles, and η represents the viscosity of the molten glass. In order to ensure smooth release of the bubble inclusions, it is desirable that the viscosity of the molten glass is as low as possible, especially at high temperatures.

기체의 포함(기포)은 유리에 있어 주요한 결함으로서, 이는 상당히 복합적인 근원에서 비롯되는데, 일부는 일괄 용융시 공간 내의 공기이고, 일부는 다양한 화합물의 분해에 의해 생성된 기체이며, 일부는 반응용기 재료(예컨대, 내화성 재료)로부터 방출된 기체이다. 종래에는 비소 또는 안티몬을 정제제로 사용함으로써 이러한 기체 내포물을 제거하였으나, 이들은 환경에도 인체에도 유해하다. 따라서 본 발명은 비소 및 안티몬의 함량이 매우 낮은 유리, 바람직하게는 비소 및 안티몬을 함유하지 않는 유리의 생산에 중점을 둔다. 기체 내포물이 제품의 품질에 미치는 효과에 대해서는 다음의 정량적 지표가 있다: 상업적으로 생산된 유리(유리 기판) 내의 기체 내포물의 함량은 유리의 킬로그램 당 1 개의 기체 내포물 이하이어야 한다(지름이 0.5mm 를 초과하는 기체 내포물은 결함으로 간주된다). 1kg 이상인 유리에 대해서는, 상기 지표를 바람직하게는 유리의 킬로그램 당 0.5 개의 기체 내포물로 한다. 2kg 이상인 유리에 대해서는, 상기 지표를 바람직하게는 유리의 킬로그램 당 0.3 개의 기체 내포물로 하되, 적을수록 좋음은 물론이다.
The inclusion of gas (bubbles) is a major defect in glass, which comes from a fairly complex source, some of which are air in space during batch melting, some of which are gases produced by the decomposition of various compounds, Is a gas released from a material (e.g., refractory material). Conventionally, these gas inclusions are removed by using arsenic or antimony as a refining agent, but they are harmful to the environment and human body. Therefore, the present invention focuses on the production of glass having a very low content of arsenic and antimony, preferably glass containing no arsenic and antimony. The following quantitative indicators of the effect of gas inclusions on the quality of the product: The content of gas inclusions in commercially produced glass (glass substrates) should be less than or equal to one gas inclusion per kilogram of glass Excess gas inclusions are considered defects). For glass weighing greater than 1 kg, the indicator is preferably 0.5 gaseous inclusions per kilogram of glass. With respect to glass having a weight of 2 kg or more, it is needless to say that the index is preferably 0.3 gaseous inclusions per kilogram of glass, but less.

본 발명의 목적은 유해물질 As2O3 및 Sb2O3 를 함유하지 않으면서도 낮은 밀도, 낮은 열팽창계수, 높은 변형점, 높은 화학적 안정성, 높은 휨강도 및 높은 광투과율을 가지는 알칼리프리(alkali-free) 유리를 제공하려는 것이다.
It is an object of the present invention to provide an alkali-free (Al 2 O 3 ) free glass having a low density, a low thermal expansion coefficient, a high strain point, a high chemical stability, a high bending strength and a high light transmittance without containing harmful substances As 2 O 3 and Sb 2 O 3 ) Glass.

상기 목적을 실현하기 위해, 본 발명은 플랫 패널 디스플레이를 위한 알칼리프리 유리로서 중량비로 54~68% 의 SiO2, 10.8~17.1% 의 Al2O3, 7.6~12.5% 의 B2O3, 0.2~1.8% 의 MgO, 4.2~8% 의 CaO, 0.6~7.1% 의 SrO, 0.1~5% 의 BaO, 0.2~1% 의 ZnO, 0.01~1.54% 의 ZrO2 및 0.1~1.3% 의 SnO+SnO2 로 구성되는 것을 특징으로 하는 알칼리프리 유리가 제공된다. 본 발명에 따른 알칼리프리 유리는 전술한 종래기술에 따른 결함들을 극복한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an alkali-free glass for a flat panel display which comprises 54 to 68% SiO 2 , 10.8 to 17.1% Al 2 O 3 , 7.6 to 12.5% B 2 O 3 , 0.2 to 1.8% of MgO, 4.2 - 8% of CaO, 0.6 ~ 7.1% of SrO, 0.1 ~ 5% of BaO, 0.2 ~ 1% of ZnO, 0.01 ~ 1.54% of ZrO 2 and 0.1 ~ 1.3% of SnO + SnO 2. & Lt; / RTI > The alkali-free glass according to the present invention overcomes the defects according to the above-mentioned prior art.

유리에서 MgO+SrO+BaO 의 중량비는 0.7~12% 이다. The weight ratio of MgO + SrO + BaO in the glass is 0.7 to 12%.

유리의 광투과율은 93~97% 이다.The light transmittance of the glass is 93 to 97%.

유리의 변형점은 650~685℃ 이다.The strain point of the glass is 650 ~ 685 ℃.

유리의 열팽창계수는 0~300℃ 의 범위에서 30×10-7/℃ 내지 40×10-7/℃ 이다.The coefficient of thermal expansion of the glass is 30 × 10 -7 / ° C. to 40 × 10 -7 / ° C. in the range of 0 to 300 ° C.

유리의 액상온도는 1110~1210℃ 이다.The liquid temperature of the glass is 1110 ~ 1210 ℃.

유리의 밀도는 2.300~2.550g/cm3 이다.The density of the glass is 2.300 to 2.550 g / cm < 3 & gt ;.

알칼리프리 알루미노보로실리케이트 유리의 제조 공정은 다음과 같다:The process for preparing the alkali-free aluminoborosilicate glass is as follows:

(1) 유리의 원료로서 중량비로 54~67% 의 SiO2, 13~18% 의 Al2O3, 7~12% 의 B2O3, 0~1.8% 의 MgO, 3~10% 의 CaO, 0.2~8% 의 SrO, 0.1~7% 의 BaO, 0.001~1.5% 의 ZnO, 0.001~1.0% 의 ZrO2 및 0.01~1.0% 의 정제제를 준비하고;(1) A glass composition comprising 54 to 67% SiO 2 , 13 to 18% Al 2 O 3 , 7 to 12% B 2 O 3 , 0 to 1.8% MgO, 3 to 10% CaO , 0.2 to 8% of SrO, 0.1 to 7% of BaO, 0.001 to 1.5% of ZnO, 0.001 to 1.0% of ZrO 2 and 0.01 to 1.0% of a refining agent are prepared;

(2) 상기 (1)단계에 따른 원료를 1500~1620℃ 의 온도 범위에서 4 시간 동안 온전히 반응시켜 비금속 내화성 재료의 제1 용기 내에서 유리 용액을 획득하고 유리 용액을 제2 용기로 도입하며;(2) reacting the raw material according to the step (1) in a temperature range of 1500 to 1620 캜 for 4 hours to obtain a glass solution in the first vessel of the non-metallic refractory material and introducing the glass solution into the second vessel;

(3) 제2 용기 내의 유리 용액을 1640℃ 에서 40~75분 동안 보온하고 1600℃ 에서 40~120분 동안 보온하며; (3) keeping the glass solution in the second vessel at 1640 占 폚 for 40 to 75 minutes and at 1600 占 폚 for 40 to 120 minutes;

(4) 상기 (3)단계에서 획득되는 용액을 금속 몰드에 도입하고 냉각하여 평판을 형성한 후 어닐링(退火)하여, 열팽창계수가 0~300℃ 범위에서 28~39×10-7/℃ 이고, 밀도가 2.5g/cm3 이하이며, 탄성계수가 70GPa 이상인 알칼리프리 유리를 획득한다.(4) The solution obtained in the above step (3) is introduced into a metal mold, cooled to form a flat plate, and then annealed to have a thermal expansion coefficient of 28 to 39 × 10 -7 / , An alkali free glass having a density of 2.5 g / cm 3 or less and an elastic modulus of 70 GPa or more is obtained.

본 발명에 따른 알칼리프리 유리는 광투과율이 500~650nm 파장 범위에서 93% 를 초과하고, 휨강도가 110MPa 를 초과하고, 변형점이 650℃ 를 초과하고, 열팽창계수가 0~300℃ 범위에서 28~39×10-7/℃ 이고, 액상온도가 1250℃ 미만이고, 밀도가 2.35~2.55g/cm3 이고, 탄성계수가 70GPa 를 초과하며, 점도가 액상온도에서 15000 푸아즈를 초과한다.
The alkali-free glass according to the present invention has a light transmittance of more than 93% in a wavelength range of 500 to 650 nm, a flexural strength of more than 110 MPa, a strain point of more than 650 캜, a thermal expansion coefficient of 28 to 39 × 10 -7 / ° C., the liquidus temperature is less than 1250 ° C., the density is from 2.35 to 2.55 g / cm 3 , the modulus of elasticity is greater than 70 GPa, and the viscosity exceeds 15000 poise at the liquidus temperature.

본 발명에서는 SrO+BaO+MgO의 함량 및 CaO/(SrO+BaO+MgO) 의 비율을 제어함으로써, 유리의 휨강도를 110MPa 를 초과하도록, 바람직하게는 118MPa 를 초과하도록, 보다 바람직하게는 130MPa 를 초과하도록 더 증가시키고, 그 결과 대형 유리 기판의 제조 공정에서 왜곡을 감소시키는 효과를 제공한다.
In the present invention, by controlling the content of SrO + BaO + MgO and the ratio of CaO / (SrO + BaO + MgO), the glass has a flexural strength of more than 110 MPa, preferably more than 118 MPa, more preferably more than 130 MPa So that the effect of reducing the distortion in the manufacturing process of the large glass substrate is provided.

본 발명에 따른 알칼리프리 유리는 SiO2, B2O3 및 Al2O3 으로 형성되는 네트워크 구조를 가지며, SiO2+Al2O3+B2O3≥80wt%, ∑RO(R은 Mg, Ca, Sr, Ba 및 Zn)/Al2O3 는 0.9~1.2(중량비)이다. 여기서, Si는 유리 네트워크의 주요 성분이고, Al3+ 은 RO에 의해 제공되는 자유 산소의 존재 하에 [AlO4] 사면체의 형태로 유리 네트워크에 도입될 수 있다. Si4+ 는 4가(tetravalent)이고 Al3+ 은 3가(trivalent)이므로, Si4+ 가 Al3+ 으로 치환되면 전자가에 불균형이 이루어지고, 따라서 금속 이온이 유리 네트워크로 이끌리게 되어 네트워크의 무결성(完整性) 및 강도를 증가시키며, 이로 인해 유리의 점도 및 연화점(軟化点)이 모두 증가된다.The alkali-free glass according to the present invention has a network structure formed of SiO 2 , B 2 O 3 and Al 2 O 3 , SiO 2 + Al 2 O 3 + B 2 O 3 ≥80 wt%, ΣRO , Ca, Sr, Ba and Zn) / Al 2 O 3 is 0.9 to 1.2 (weight ratio). Here, Si is the main component of the glass network, Al 3+ may be introduced into the glass network in the form of a tetrahedron [AlO 4] in the presence of free oxygen supplied by the RO. Since Si 4+ is tetravalent and Al 3+ is trivalent, if the Si 4+ is substituted with Al 3+ , the electrons are imbalanced and thus the metal ions are attracted to the glass network, Which increases both the viscosity and the softening point of the glass.

자유 산소가 부족할 때 중간 이온들은 일반적으로 다음의 순서대로 네트워크에 도입된다: [BeO4]→[AlO4] →[GaO4] →[BO4] →[TiO4] →[ZnO4]. 그러므로, ∑RO(R은 Mg, Ca, Sr, Ba, Be 및 Zn)/Al2O3 이 0.9~1.2(중량비) 일 때, Al3+ 이 사면체라는 조건이 우선 충족되며, B은 [BO3] 삼각형을 형성하여 조절작용을 수행하고 과도하게 높은 용융 온도를 방지한다. 바람직한 경우 ∑RO/Al2O3 는 0.9~1(중량비) 이며, 더욱 바람직한 경우 0.96~1(중량비) 이다.When free oxygen is lacking, intermediate ions are generally introduced into the network in the following order: [BeO 4 ] → [AlO 4 ] → [GaO 4 ] → [BO 4 ] → [TiO 4 ] → [ZnO 4 ]. Therefore, ΣRO (R is Mg, Ca, Sr, Ba, Be, and Zn) / Al 2 O 3 when the 0.9 to 1.2 (weight ratio), and the condition that the Al 3+ tetrahedron meets First, B is [BO3 ] Triangles are formed to perform regulatory actions and prevent excessively high melting temperatures. In a preferred case, ΣRO / Al 2 O 3 is 0.9 to 1 (weight ratio), and more preferably 0.96 to 1 (weight ratio).

본 발명에서, SiO2 함량은 54-67wt% 이다. SiO2 함량의 증가는 유리의 경량화, 낮은 열팽창계수 및 내화학성 향상에 유리한 반면, 고온 점도를 증가시킬 것인데, 이는 제조 측면에 있어 불리하다. 따라서 SiO2 함량을 54~68wt%로 결정한다.In the present invention, the SiO 2 content is 54-67 wt%. The increase in the SiO 2 content will be advantageous for light weight glass, low thermal expansion coefficient and chemical resistance improvement, but will increase the high temperature viscosity, which is disadvantageous in terms of production. Therefore, the SiO 2 content is determined to be 54 to 68 wt%.

Al2O3 함량은 13~18wt% 이며, 바람직하게는 15~18wt% 이다. 높은 Al2O3 함량은 유리의 변형점 및 휨강도의 향상에 유리하지만, 과도한 Al2O3 함량은 쉽사리 유리의 결정화를 야기할 것이다.The Al 2 O 3 content is 13 to 18 wt%, preferably 15 to 18 wt%. The high Al 2 O 3 content is advantageous for improving the strain point and the bending strength of the glass, but the excessive Al 2 O 3 content will easily cause crystallization of the glass.

B2O3 은 특수한 역할을 하는데, 유리의 개별적 형성을 가능하게 한다는 것이다. 고온 용융의 조건 하에서, B2O3 은 [BO4] 를 형성하기가 어려우며, 그 결과 고온 점도가 감소된다. 낮은 온도에서는, B이 자유 산소를 포획하여 [BO4] 를 형성하고 결정화를 방지하는 경향이 있다. 그러나 과도한 B2O3 은 유리의 변형점을 감소시킨다. 따라서 B2O3 함량은 바람직하게는 7~12wt% 의 범위, 보다 바람직하게는 8~12wt% 의 범위로 한다.B 2 O 3 plays a special role, allowing the individual formation of glass. Under the conditions of high temperature melting, B 2 O 3 is difficult to form [BO 4 ], and consequently the high temperature viscosity is reduced. At low temperatures, B tends to trap free oxygen to form [BO 4 ] and prevent crystallization. Excess B 2 O 3, however, reduces the strain point of the glass. Therefore, the B 2 O 3 content is preferably in the range of 7 to 12 wt%, and more preferably in the range of 8 to 12 wt%.

MgO 은 네트워크의 외부를 이루며, Al2O3, B2O3 등의 산화물이 존재하지 않는 경우에만 Mg 이 네트워크에 도입되어 [MgO4] 의 형태로 존재한다. 과도한 MgO는 성긴 구조 및 감소된 밀도 및 경도(硬度)를 초래할 수 있다. MgO는 또한 결정화 경향 및 결정화 속도를 감소시키고 유리의 화학적 안정성 및 기계적 강도를 증가시킬 수 있다. 그러나 과도한 함량이 포함되어서는 안 되는데, 이 경우 유리가 결정화하려는 경향이 있고, 열팽창계수가 과도하게 높게 된다. MgO의 도입이 가지는 또 다른 중요한 역할은, 본 발명의 실시예에서 CaO 함량의 증가로 인한 재료의 물성(점도-온도 특성) 변화에 대해 보완하는 것이다. MgO 함량은 0~1.8wt% 이며, 바람직하게는 0 내지 <1wt% 이다.MgO forms the outside of the network, and Mg is introduced into the network only in the form of [MgO 4 ] only when oxides such as Al 2 O 3 and B 2 O 3 do not exist. Excess MgO can result in coarse structure and reduced density and hardness. MgO can also reduce the crystallization tendency and crystallization rate and increase the chemical stability and mechanical strength of the glass. However, the excessive content should not be included, in which case the glass tends to crystallize and the thermal expansion coefficient becomes excessively high. Another important role of the introduction of MgO is to compensate for changes in material properties (viscosity-temperature characteristics) due to an increase in the CaO content in the examples of the present invention. The MgO content is 0 to 1.8 wt%, preferably 0 to 1 wt%.

CaO은 MgO과 유사한 역할을 하고, Ca은 보다 조밀한 유리 구조를 형성하는 효과를 가진다. CaO은 고온 점도를 조절 및 감소시킬 수 있으며, 유리의 변형점을 감소시키지 않으면서도 용융 물성치를 현저히 향상시킬 수 있다. 과도한 CaO은 유리의 내화학성을 감소시킬 수 있다. 여기에서는 CaO 함량이 3~10wt% 의 범위로, 바람직하게는 4~9wt%의 범위로 선택된다.CaO plays a role similar to MgO, and Ca has the effect of forming a denser glass structure. CaO can control and reduce the high temperature viscosity and can significantly improve the melt property without reducing the strain point of the glass. Excessive CaO can reduce the chemical resistance of glass. Here, the content of CaO is selected in the range of 3 to 10 wt%, preferably 4 to 9 wt%.

RO-SiO2-B2O3-Al2O3 시리즈 유리에서, CaO의 추가적 효과는 CaO/(SrO+BaO+MgO) 비율의 변화가 유리의 휨강도에 미치는 영향에 반영된다. Ca, Mg, Sr 및 Ba은 공동으로 산화제 RO로서 유리의 성분이 되며, ∑RO/Al2O3 는 소정의 범위 내에 결정된다. CaO 함량이 감소되면, 감소된 CaO를 보완하기 위해 SrO 및 BaO를 유리에 추가하여야 한다. CaO/(SrO+BaO+MgO) 비율의 변화에 따라 유리의 휨강도의 극값이 나타난다. 실험에 따르면, CaO/(SrO+BaO+MgO) 중량비가 0.3~6의 범위 내에 있는 것이 바람직하고, 0.3~2의 범위 내에 있는 것이 더욱 바람직하며, 0.3~0.8의 범위 내에 있는 것이 가장 바람직하다. 이로 인해 유리의 휨강도는 110MPa 을 초과하도록, 보다 바람직하게는 118MPa 을 초과, 가장 바람직하게는 130MPa 를 초과하도록 향상될 수 있다. In the RO-SiO 2 -B 2 O 3 -Al 2 O 3 series glasses, the additional effect of CaO is reflected in the effect of the change in CaO / (SrO + BaO + MgO) ratio on the glass bending strength. Ca, Mg, Sr and Ba jointly become a component of the glass as the oxidizing agent RO, and ΣRO / Al 2 O 3 is determined within a predetermined range. As the CaO content decreases, SrO and BaO should be added to the glass to compensate for the reduced CaO. As the ratio of CaO / (SrO + BaO + MgO) changes, an extreme value of the glass bending strength appears. According to the experiment, the weight ratio of CaO / (SrO + BaO + MgO) is preferably in the range of 0.3 to 6, more preferably in the range of 0.3 to 2, and most preferably in the range of 0.3 to 0.8. As a result, the bending strength of the glass can be increased to more than 110 MPa, more preferably more than 118 MPa, and most preferably more than 130 MPa.

SrO과 BaO 는 모두 화학적 안정성 및 결정화에 대한 저항력을 향상시키는 효과를 가지지만, 과도한 SrO 및 BaO는 유리의 밀도 및 열팽창계수의 증가를 야기할 수 있다. SrO과 BaO 모두는 특별히 내화학성을 향상시키는 물성을 가진 성분이며, 두 성분의 총 함량은 0.2% 를 초과하여야 한다. 내화학성의 향상과 관련해서는 SrO과 BaO의 함량이 가능한 한 높은 것이 바람직하지만, 유리의 밀도 및 열팽창계수와 관련해서는 SrO과 BaO의 함량이 가능한 한 낮은 것이 바람직하다. 따라서 SrO과 BaO의 함량은 소정의 범위 내에 있도록 제어되어야 할 것이다. 보다 구체적으로는, SrO 함량을 0.2~8wt% 로 하고, BaO 함량을 0.1~7wt% 로 하되, SrO+BaO의 함량은 1~10wt% 의 범위 내로, 바람직하게는 2~9wt% 의 범위로, 보다 바람직하게는 2~6wt% 의 범위로 제어되어야 할 것이다.Both SrO and BaO have the effect of improving chemical stability and resistance to crystallization, but excessive SrO and BaO can cause an increase in glass density and thermal expansion coefficient. Both SrO and BaO are components with physical properties that enhance chemical resistance in particular, and the total content of both components should exceed 0.2%. With respect to the improvement of the chemical resistance, it is preferable that the content of SrO and BaO is as high as possible, but it is preferable that the content of SrO and BaO is as low as possible with respect to the density and the thermal expansion coefficient of the glass. Therefore, the content of SrO and BaO should be controlled to fall within a predetermined range. More specifically, the SrO content is set to 0.2 to 8 wt%, the BaO content is set to 0.1 to 7 wt%, the content of SrO + BaO is set to a range of 1 to 10 wt%, preferably 2 to 9 wt% And more preferably 2 to 6 wt%.

ZnO은 유리의 고온 점도를 감소시키고, 내화학성을 향상시키고, 열팽창계수를 감소시킬 수 있다. 그러나 과도한 ZnO 함량은 유리의 변형점을 감소시킬 수 있다.ZnO can reduce the high temperature viscosity of glass, improve chemical resistance, and reduce the thermal expansion coefficient. Excess ZnO content, however, may reduce the strain point of the glass.

ZrO2 은 효과적으로 유리의 화학적 안정성을 향상시키고, 열팽창계수를 감소시키고, 탄성계수를 현저히 향상시킬 수 있다. 그러나, ZrO2 은 유리 내에 낮은 용해도를 가지는데, 이는 유리의 고온 점도 및 액상온도를 증가시킬 수 있고, 유리의 결정화 경향을 증가시킬 수 있다. ZrO2 은 또한 유리의 내산성(耐酸性), 탄성(彈性), 휨강도 및 열팽창의 물성치를 향상시키는 데 유리하다.ZrO 2 can effectively improve the chemical stability of the glass, decrease the coefficient of thermal expansion, and significantly improve the modulus of elasticity. However, ZrO 2 has a low solubility in the glass, which can increase the high temperature viscosity and liquid temperature of the glass and increase the crystallization tendency of the glass. ZrO 2 is also advantageous in improving the properties of glass such as acid resistance, elasticity, flexural strength and thermal expansion.

LCD를 위한 유리 기판의 조성에서 Fe3+, Cl- 및 S2- 의 함량은 가능한 한 낮아야 할 것이다. 본 발명에서는, Fe3+<0.3wt%, Cl-<10ppm, S2-<0.3wt% 이고, 바람직하게는 Fe3+<0.1wt%, Cl-<10ppm, S2-<0.1wt% 이며, 보다 바람직하게는 Fe3+<0.05wt%, Cl-<10ppm, S2-<0.05wt% 이다.The content of Fe 3+ , Cl - and S 2- in the composition of the glass substrate for the LCD should be as low as possible. In the present invention, Fe 3+ <0.3wt%, Cl - <10ppm, S 2- <0.3wt% , preferably from Fe 3+ <0.1wt%, Cl - <10ppm, S 2- <0.1wt% , and , More preferably Fe < 3 + < 0.05 wt%, Cl - < 10 ppm, and S 2- &lt; 0.05 wt%.

이하, 실시예들을 참조하여 본 발명을 더 설명하기로 한다. 실시예들은 예시적으로 사용되고 본 발명을 설명하는 데 사용될 뿐, 본 발명을 어떠한 방식으로도 한정하는 것은 아님을 이해할 것이다.Hereinafter, the present invention will be further described with reference to examples. It is to be understood that the embodiments are used by way of illustration and description of the invention only, and are not intended to limit the invention in any way.

본 발명의 실시예들이 표 1 내지 3에 나타나 있다. 각 재료의 양은 표에 열거된 바와 같으며, 각 실시예에서 재료의 총량은 약 300kg이다. 재료들은 균일하게 혼합되고 내화성 재료의 용기1에 도입된다. 용기1의 온도는 줄(Joule) 발열에 의해 1500~1600℃ 로 가열되는데, 1620℃ 를 초과하지 않도록 한다. 4시간의 반응 이후, 재료들은 전극에 의해 1640℃ 로 가열된 용기2 내부로 도입되며, 약 60분간 보온되되, 75분을 초과하지 않도록 한다. 이어서, 용기2의 온도는 1600℃ 로 감소되고 60분간 보온되되, 120분을 초과하지 않도록 한다. 보온 후, 용융된 유리는 금속 몰드 내로 속히 부어지고 냉각되어 기판(100mm*200mm*10mm)으로 형성되며 어닐링이 가해진다. 유리 샘플의 기포 함량을 검사하여 각 유리 샘플의 탄성계수, 중량손실, 휨강도, 변형점 온도, 액상온도, 경성 및 열팽창계수 등에 대한 물성치를 획득한다.Embodiments of the present invention are shown in Tables 1-3. The amount of each material is as listed in the table, and the total amount of material in each example is about 300 kg. The materials are uniformly mixed and introduced into vessel 1 of refractory material. The temperature of the vessel 1 is heated to 1,500 to 1,600 ° C by the Joule heat, but not to exceed 1620 ° C. After a reaction time of 4 hours, the materials are introduced into the container 2 heated to 1640 占 폚 by the electrode, kept warm for about 60 minutes, but not more than 75 minutes. Subsequently, the temperature of the vessel 2 is reduced to 1600 캜 and maintained for 60 minutes, but not exceeding 120 minutes. After keeping warm, the molten glass is rapidly poured into a metal mold and cooled to form a substrate (100 mm * 200 mm * 10 mm) and annealed. The bubble content of the glass sample is examined to obtain physical properties such as elastic modulus, weight loss, flexural strength, strain point temperature, liquid temperature, hardness and thermal expansion coefficient of each glass sample.

  실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 실시예 4Example 4 실시예 5Example 5 실시예 6Example 6 실시예 7Example 7 SiO2(wt%)SiO 2 (wt%) 54.50 54.50 54.50 54.50 60.50 60.50 61.00 61.00 56.20 56.20 67.3 67.3 58.00 58.00 Al2O3(wt%)Al 2 O 3 (wt%) 17.10 17.10 17.00 17.00 12.10 12.10 11.90 11.90 16.00 16.00 10.9 10.9 14.00 14.00 B2O3(wt%)B 2 O 3 (wt%) 11.00 11.00 11.10 11.10 10.00 10.00 9.58 9.58 11.80 11.80 8.5 8.5 12.50 12.50 MgO(wt%)MgO (wt%) 1.80 1.80 1.70 1.70 0.56 0.56 0.70 0.70 1.20 1.20 0.40 0.40 1.02 1.02 CaO(wt%)CaO (wt%) 7.90 7.90 7.40 7.40 6.70 6.70 6.50 6.50 6.80 6.80 4.6 4.6 5.20 5.20 SrO(wt%)SrO (wt%) 7.10 7.10 6.60 6.60 4.60 4.60 4.20 4.20 5.00 5.00 2.7 2.7 5.20 5.20 BaO(wt%)BaO (wt%) 0.10 0.10 1.30 1.30 4.00 4.00 4.40 4.40 2.09 2.09 2.8 2.8 2.98 2.98 ZnO(wt%)ZnO (wt%) 0.20 0.20 0.00 0.00 0.40 0.40 0.45 0.45 0.32 0.32 0.60 0.60 0.36 0.36 ZrO2(wt%)ZrO 2 (wt%) 0.10 0.10 0.15 0.15 0.54 0.54 0.62 0.62 0.24 0.24 1.30 1.30 0.30 0.30 SnO+SnO2(wt%)SnO 2 + SnO 2 (wt%) 0.20 0.20 0.25 0.25 0.60 0.60 0.65 0.65 0.35 0.35 0.90 0.90 0.44 0.44 MgO+SrO+BaO(wt%)MgO + SrO + BaO (wt%) 9.20 9.20 9.60 9.60 9.16 9.16 9.30 9.30 8.30 8.30 5.90 5.90 9.22 9.22 CaO/(MgO+SrO+Ba)(중량비)CaO / (MgO + SrO + Ba) (weight ratio) 0.88 0.88 0.77 0.77 0.73 0.73 0.70 0.70 0.82 0.82 0.780.78 0.57 0.57 광투과율(%)(T550)Light transmittance (%) (T550) 9292 9595 93 93 90 90 93 93 93 93 96 96 변형점(℃)Deformation point (캜) 638 638 640 640 654 654 656 656 650 650 665 665 652 652 열팽창계수(×10-7/℃)Thermal expansion coefficient (占 10 -7 / 占 폚) 39.10 39.10 39.15 39.15 36.21 36.21 36.32 36.32 38.80 38.80 37.60 37.60 38.70 38.70 휨강도(MPa)Flexural strength (MPa) 116116 117117 120120 119119 116116 116116 123123 액상온도(℃)Liquid temperature (℃) 1120 1120 1125 1125 1125 1125 1128 1128 1158 1158 1152 1152 1165 1165 밀도(g/cm3)Density (g / cm 3) 2.6450 2.6450 2.6370 2.6370 2.5520 2.5520 2.5310 2.5310 2.5970 2.5970 2.3620 2.3620 2.5740 2.5740 탄성계수(GPa)Elastic modulus (GPa) 72 72 72 72 73 73 76 76 70 70 75 75 74 74 유리 kg당 기포 수Bubbles per kg glass 0.20 0.20 0.50 0.50 0.30 0.30 0.70 0.70 0.20 0.20 0.80 0.80 0.20 0.20

  실시예 8Example 8 실시예 9Example 9 실시예 10Example 10 실시예 11Example 11 실시예 12Example 12 실시예 13Example 13 실시예 14Example 14 SiO2(wt%)SiO 2 (wt%) 58.30 58.30 67.5 67.5 67.8 67.8 55.00 55.00 55.60 55.60 61.60 61.60 61.00 61.00 Al2O3(wt%)Al 2 O 3 (wt%) 12.80 12.80 12.5 12.5 13.2 13.2 17.00 17.00 16.80 16.80 11.50 11.50 12.00 12.00 B2O3(wt%)B 2 O 3 (wt%) 10.20 10.20 8.45 8.45 7.6 7.6 11.20 11.20 11.30 11.30 9.40 9.40 8.00 8.00 MgO(wt%)MgO (wt%) 0.46 0.46 0.88 0.88 0.20 0.20 1.40 1.40 1.30 1.30 0.76 0.76 0.80 0.80 CaO(wt%)CaO (wt%) 8.00 8.00 4.9 4.9 4.7 4.7 7.30 7.30 7.00 7.00 6.00 6.00 15.0 15.0 SrO(wt%)SrO (wt%) 6.00 6.00 1.6 1.6 0.6 0.6 5.70 5.70 5.30 5.30 4.10 4.10 2.65 2.65 BaO(wt%)BaO (wt%) 3.00 3.00 1.8 1.8 2.3 2.3 1.60 1.60 1.80 1.80 4.75 4.75 0.10 0.10 ZnO(wt%)ZnO (wt%) 0.39 0.39 0.80 0.80 0.90 0.90 0.30 0.30 0.35 0.35 0.50 0.50 0.30 0.30 ZrO2(wt%)ZrO 2 (wt%) 0.40 0.40 1.42 1.42 1.50 1.50 0.20 0.20 0.22 0.22 0.69 0.69 0.0 0.0 SnO+SnO2(wt%)SnO 2 + SnO 2 (wt%) 0.45 0.45 0.15 0.15 1.20 1.20 0.30 0.30 0.33 0.33 0.70 0.70 0.15 0.15 MgO+SrO+BaO(wt%)MgO + SrO + BaO (wt%) 9.46 9.46 4.28 4.28 3.10 3.10 8.70 8.70 8.40 8.40 9.61 9.61 3.55 3.55 CaO/(MgO+SrO+Ba)(중량비)CaO / (MgO + SrO + Ba) (weight ratio) 0.85 0.85 1.14 1.14 1.52 1.52 0.84 0.84 0.83 0.83 0.62 0.62 4.2 4.2 광투과율(%)(T550)Light transmittance (%) (T550) 9191 93 93 93 93 92.5 92.5 93 93 94 94 93 93 변형점(℃)Deformation point (캜) 648 648 667 667 667 667 645 645 649 649 657 657 646 646 열팽창계수(×10-7/℃)Thermal expansion coefficient (占 10 -7 / 占 폚) 36.41 36.41 36.54 36.54 36.51 36.51 38.80 38.80 38.82 38.82 36.25 36.25 42.80 42.80 휨강도(MPa)Flexural strength (MPa) 120120 109109 105105 118118 118118 124124 101101 액상온도(℃)Liquid temperature (℃) 1140 1140 1205 1205 1170 1170 1136 1136 1160 1160 1176 1176 1179 1179 밀도(g/cm3)Density (g / cm 3) 2.5700 2.5700 2.3830 2.3830 2.3820 2.3820 2.6140 2.6140 2.6120 2.6120 2.5200 2.5200 2.4900 2.4900 탄성계수(GPa)Elastic modulus (GPa) 76 76 73 73 75 75 75 75 76 76 77 77 76 76 유리 kg당 기포 수Bubbles per kg glass 0.20 0.20 0.90 0.90 1.10 1.10 0.30 0.30 0.30 0.30 0.40 0.40 0.20 0.20

  실시예 15Example 15 실시예 16Example 16 실시예 17Example 17 실시예 18Example 18 실시예 19Example 19 실시예 20Example 20 실시예 21Example 21 SiO2(wt%)SiO 2 (wt%) 67.0 67.0 58.50 58.50 67.2 67.2 67.4 67.4 57.40 57.40 59.20 59.20 68.0 68.0 Al2O3(wt%)Al 2 O 3 (wt%) 11.0 11.0 12.30 12.30 11.5 11.5 10.8 10.8 14.70 14.70 12.50 12.50 8.1 8.1 B2O3(wt%)B 2 O 3 (wt%) 8.6 8.6 10.40 10.40 8.9 8.9 9.0 9.0 12.20 12.20 10.00 10.00 12.0 12.0 MgO(wt%)MgO (wt%) 0.45 0.45 0.48 0.48 0.34 0.34 0.35 0.35 1.09 1.09 0.52 0.52 0.16 0.16 CaO(wt%)CaO (wt%) 4.8 4.8 7.80 7.80 4.2 4.2 5.0 5.0 5.60 5.60 7.40 7.40 4.9 4.9 SrO(wt%)SrO (wt%) 3.0 3.0 5.60 5.60 2.6 2.6 1.9 1.9 5.40 5.40 5.20 5.20 2.9 2.9 BaO(wt%)BaO (wt%) 3.0 3.0 3.64 3.64 2.5 2.5 2.6 2.6 2.61 2.61 3.78 3.78 0.1 0.1 ZnO(wt%)ZnO (wt%) 0.55 0.55 0.36 0.36 0.64 0.64 0.70 0.70 0.34 0.34 0.40 0.40 1.00 1.00 ZrO2(wt%)ZrO 2 (wt%) 0.82 0.82 0.42 0.42 1.20 1.20 1.30 1.30 0.26 0.26 0.47 0.47 1.54 1.54 SnO+SnO2(wt%)SnO 2 + SnO 2 (wt%) 0.78 0.78 0.50 0.50 0.92 0.92 0.95 0.95 0.40 0.40 0.53 0.53 1.30 1.30 MgO+SrO+BaO(wt%)MgO + SrO + BaO (wt%) 6.45 6.45 9.68 9.68 5.45 5.45 4.854.85 9.09 9.09 9.52 9.52 3.15 3.15 CaO/(MgO+SrO+Ba)(중량비)CaO / (MgO + SrO + Ba) (weight ratio) 0.74 0.74 0.81 0.81 0.77 0.77 1.04 1.04 0.62 0.62 0.77 0.77 1.56 1.56 광투과율(%)(T550)Light transmittance (%) (T550) 9595 95 95 9292 93 93 93 93 94 94 93 93 변형점(℃)Deformation point (캜) 665 665 649 649 666 666 665 665 650 650 652 652 668 668 열팽창계수(×10-7/℃)Thermal expansion coefficient (占 10 -7 / 占 폚) 37.80 37.80 36.38 36.38 36.50 36.50 36.52 36.52 38.74 38.74 36.24 36.24 36.53 36.53 휨강도(MPa)Flexural strength (MPa) 115115 114114 113113 109109 118118 117117 107107 액상온도(℃)Liquid temperature (℃) 1210 1210 1100 1100 1185 1185 1191 1191 1162 1162 1120 1120 1200 1200 밀도(g/cm3)Density (g / cm 3) 2.4900 2.4900 2.5690 2.5690 2.3850 2.3850 2.3830 2.3830 2.5860 2.5860 2.5620 2.5620 2.3810 2.3810 탄성계수(GPa)Elastic modulus (GPa) 75 75 78 78 76 76 78 78 71 71 75 75 74 74 유리 kg당 기포 수Bubbles per kg glass 0.70 0.70 0.30 0.30 0.70 0.70 0.70 0.70 0.20 0.20 0.40 0.40 0.80 0.80

이상 바람직한 실시예들을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 본 발명의 실시예들이 전술한 실시예에 한정되는 것으로 이해되어서는 안 된다. 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 기술사상에서 벗어나지 않고도 다양한 수정 또는 균등 치환이 가능하며 그러한 수정 또는 치환은 첨부된 청구항에 의해 정의되는 본 발명의 범위에 속한다는 것을 이해할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It will be understood by those skilled in the art that various changes or modifications may be made without departing from the technical scope of the present invention and that such modifications or alterations are within the scope of the invention as defined by the appended claims.

Claims (8)

플랫 패널 디스플레이를 위한 알칼리프리 유리로서,
상기 유리는 중량비로 54~68% 의 SiO2, 10.8~17.1% 의 Al2O3, 7.6~12.5% 의 B2O3, 0.2~1.8% 의 MgO, 4.2~8% 의 CaO, 0.6~7.1% 의 SrO, 0.1~5% 의 BaO, 0.2~1% 의 ZnO, 0.01~1.54% 의 ZrO2 및 0.2~1.3% 의 SnO+SnO2 로 구성되며,
상기 유리에서 MgO+SrO+BaO 의 중량비는 0.9~12% 인 것을 특징으로 하는 알칼리프리 유리.
As an alkali-free glass for flat panel displays,
Wherein the glass contains 54 to 68% of SiO 2 , 10.8 to 17.1% of Al 2 O 3 , 7.6 to 12.5% of B 2 O 3 , 0.2 to 1.8% of MgO, 4.2 to 8% of CaO, % Of SrO, 0.1 to 5% of BaO, 0.2 to 1% of ZnO, 0.01 to 1.54% of ZrO 2 and 0.2 to 1.3% of SnO 2 + SnO 2 ,
Wherein the glass has a weight ratio of MgO + SrO + BaO of 0.9 to 12%.
제 1 항에 있어서,
상기 유리의 광투과율은 500~650nm의 광파장 범위에서 93~97% 인 것을 특징으로 하는 알칼리프리 유리.
The method according to claim 1,
Wherein the glass has a light transmittance of 93 to 97% in a light wavelength range of 500 to 650 nm.
제 1 항에 있어서,
상기 유리의 변형점은 650~685℃ 인 것을 특징으로 하는 알칼리프리 유리.
The method according to claim 1,
Wherein the glass has a strain point of 650 to 685 占 폚.
제 1 항에 있어서,
상기 유리의 열팽창계수는 0~300℃ 의 범위에서 30×10-7/℃ 내지 40×10-7/℃ 인 것을 특징으로 하는 알칼리프리 유리.
The method according to claim 1,
Thermal expansion coefficient of the glass is alkali-free glass, characterized in that in the range of 0 ~ 300 ℃ 30 × 10 -7 / ℃ to 40 × 10 -7 / ℃.
제 2 항에 있어서,
상기 유리의 액상온도는 1110~1210℃ 인 것을 특징으로 하는 알칼리프리 유리.
3. The method of claim 2,
Wherein the glass has a liquidus temperature of 1110 to 1210 占 폚.
제 1 항에 있어서,
상기 유리의 밀도는 2.300~2.550g/cm3 인 것을 특징으로 하는 알칼리프리 유리.
The method according to claim 1,
Wherein the density of the glass is 2.300 to 2.550 g / cm &lt; 3 &gt;.
제 1 항의 알칼리프리 유리를 제조하는 방법으로서,
(1) 상기 유리의 원료의 성분은 중량비로 54~67% 의 SiO2, 13~18% 의 Al2O3, 7~12% 의 B2O3, 0~1.8% 의 MgO, 3~10% 의 CaO, 0.2~8% 의 SrO, 0.1~7% 의 BaO, 0.001~1.5% 의 ZnO, 0.001~1.0% 의 ZrO2 및 0.01~1.0% 의 정제제이고 상기 정제제는 SnO+SnO2 이며;
(2) 상기 (1)단계에 따른 원료는 1500~1620℃ 의 온도 범위에서 4 시간 동안 온전히 반응시켜져 비금속 내화성 재료의 제1 용기 내에서 유리 용액이 획득되고, 상기 유리 용액은 제2 용기로 도입되며;
(3) 상기 제2 용기 내의 상기 유리 용액은 1640℃ 에서 40~75분 동안 보온되고, 1600℃ 에서 40~120분 동안 보온되며;
(4) 상기 (3)단계에서 획득되는 용액은 금속 몰드에 도입되고 냉각되어 평판으로 형성된 후 어닐링(退火)되어 상기 알칼리프리 유리가 획득되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 알칼리프리 유리를 제조하는 방법.
A method for producing the alkali-free glass of claim 1,
(1) The raw material of the glass is composed of 54 to 67% of SiO 2 , 13 to 18% of Al 2 O 3 , 7 to 12% of B 2 O 3 , 0 to 1.8% of MgO, % Of CaO, 0.2 to 8% of SrO, 0.1 to 7% of BaO, 0.001 to 1.5% of ZnO, 0.001 to 1.0% of ZrO 2 and 0.01 to 1.0% of a refining agent, and the refining agent is SnO 2 + SnO 2 ;
(2) The raw material according to the above step (1) is fully reacted for 4 hours at a temperature range of 1500 to 1620 ° C to obtain a glass solution in the first vessel of the non-metallic refractory material, ;
(3) the glass solution in the second vessel is kept at 1640 占 폚 for 40 to 75 minutes, and at 1600 占 폚 for 40 to 120 minutes;
(4) The solution obtained in the step (3) is introduced into a metal mold, cooled, formed into a flat plate, and then annealed to obtain the alkali free glass. Way.
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