WO2006064878A1

WO2006064878A1 - ガラス組成物およびその製造方法

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Publication number: WO2006064878A1
Application number: PCT/JP2005/023052
Authority: WO
Inventors: Yukihito Nagashima; Haruki Niida; Junji Kurachi; Akihiro Koyama; Hiromitsu Seto; Kazuhiro Yamamoto; Daisuke Miyabe; Yutaka Senshu
Original assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 2004-12-16
Filing date: 2005-12-15
Publication date: 2006-06-22
Anticipated expiration: 2007-06-16
Also published as: KR20070100885A; JPWO2006064878A1; US20080090717A1; TW200633944A; DE112005003143T5

Abstract

　本発明は、環境負荷の大きい酸化ヒ素や酸化アンチモンの使用量が少なく、しかも残泡の少ないガラス組成物を提供する。このガラス組成物は、質量％で表示して、ＳｉＯ2：４０～７０％，Ｂ2Ｏ3：５～２０％，Ａｌ2Ｏ3：１０～２５％，ＭｇＯ：０～５％（ただし５％を含まず），ＣａＯ：０～２０％，ＳｒＯ：０～２０％，ＢａＯ：０～１０％，Ｌｉ2Ｏ：０～１．５％，Ｎａ2Ｏ：０～１．５％，Ｋ2Ｏ：０～１．５％，Ｃｌ：０～１．５％，を含み、Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2ＯおよびＫ2Ｏの含有率の合計が０．０５～１．５質量％であり、Ｋ2Ｏの含有率がＮａ2Ｏの含有率以上である。

Description

明細書

ガラス組成物およびその製造方法

技術分野

[0001] 本発明は、ガラス組成物およびその製造方法に関し、特に、アルミノポロシリケート系のガラス組成物とその製造方法に関する。

背景技術

[0002] ガラス組成物の製造過程において、ガラス組成物に泡などが残留しないようにすることを、清澄するという。ガラス融液を清澄するために、清澄剤を添加する方法がごく一般に知られている。清澄剤としては、酸化ヒ素、酸化アンチモン、フッ化物などが周知である。しかし、これらの成分は環境負荷が高いため、その使用量の削減が社会的な要請となっている。

[0003] 情報表示装置、特にアクティブマトリクス型の液晶表示装置 (LCD)の基板に用いられるガラス組成物には、これまで無アルカリホウケィ酸ガラス組成物が用いられてきた。無アルカリホウケィ酸ガラスの代表例としては、米国コーニング社のコード 7059が挙げられる。ァノレミニゥム、ホウ素、ケィ素などの成分は、その電荷が大きいために、静電的な束縛が強ぐガラス中で十分に移動しにくい。このため、一般に、無アルカリホウケィ酸ガラス組成物は粘性が高ぐガラスの清澄が容易ではなレ、。

[0004] これまで、酸化ヒ素に代表される、望ましくない清澄剤の使用を避けながら、液晶表示装置の基板に用いるためのガラス組成物を製造する方法が種々検討されてきた。

[0005] 特開平 10-25132号公報には、無アルカリホウケィ酸ガラス組成物を得るためのガラス原料に、「清澄剤として、硫酸塩を SO換算で 0. 005〜： 1. 0重量％、及び塩化物

3

を C1換算で 0. 01 -2. 0重量％添カ卩する」ことが開示されている。この公報には、硫

2

酸塩としては BaSO 、 CaSO力塩化物としては BaCl 、 CaClがそれぞれ開示され

4 4 2 2

ている。

[0006] 特開昭 60-141642号公報には、フォトマスクや液晶表示装置に用いるための低熱膨張ガラスが開示されている。このガラスは、 5. 0質量％以上の MgOを含み、 5. 0 質量％以下のアルカリ金属酸化物を許容するアルミノポロシリケート系のガラスである。特開昭 60-141642号公報には、低熱膨張ガラスの脱泡剤（清澄剤）として、 As O、

2 3

Sb〇、（NH ) SO、 NaClおよびフッ化物から選ばれる少なくとも 1種を使用すること

2 3 4 2 4

が開示されている。

発明の開示

[0007] 環境負荷が高くない清澄剤として、特開平 10-25132号公報は BaClおよび CaCl

2 2 を開示し、特開昭 60-141642号公報は NaClを開示している。

[0008] しかし、発明者が検討したところによると、 BaCl、 CaClのようなアルカリ土類金属

2 2

の塩ィ匕物からは大きな清澄作用が得られなレ、。また、 NaClを清澄剤として用いて得られた Naを多く含むガラス組成物を液晶表示装置のガラス基板として使用すると、ガラス基板から溶出する Naイオンが液晶素子の性能を損なう場合がある。

[0009] 本発明は、液晶表示装置などの情報表示装置に適した組成を有し、泡の少ないガラス組成物およびその製造方法の提供を目的とする。さらに、本発明は、このガラス組成物を用いた情報表示装置用ガラス基板の提供を目的とする。

[0010] 本発明の第 1のガラス組成物は、限定された量のアルカリ金属酸化物を含み、 K o

2 の含有率を Na Oの含有率以上としたアルミノポロシリケート系のガラス組成物である

2

[0011] このガラス組成物は、質量％で示して、

SiO 40〜70%,

2

B〇 5〜20%,

2 3

A1〇 10〜25%，

2 3

MgO 0〜5% (ただし 5%を含まず），

CaO 0〜20%，

SrO 0〜20%,

Ba〇 0〜： 10%,

Li O 0〜： 1. 5%,

2

Na O 0〜： 1. 5%,

2

K o 0〜： 1. 5%,

2

CI 0〜： 1. 5%, を含み、 Li 0、 Na〇および K Oの含有率の合計が 0. 05〜： 1. 5質量％であり、 K〇

2 2 2 2 の含有率が Na〇の含有率以上である。

2

[0012] 本発明の第 2のガラス組成物は、少量の K〇と C1とを必須成分として含む、アルミノ

2

ボロシリケー dト系のガラス組成物である。

〇

[0013] このガラス組成O物 L は、質量％で示して、

SiO 40〜70%,

2

B〇 5〜20%,

2 3

A1〇 10〜25%，

2 3

MgO 0〜： 10%,

CaO 0〜20%，

SrO 0〜20%,

Ba〇 0〜： 10%,

K O 0. 05〜： 1. 5%,

2

C1 0. 04〜： 1. 5%,

を含む。

[0014] 本発明は、その別の側面から、ガラス組成物からなるガラス板を含む情報表示装置用ガラス基板であって、前記ガラス組成物が、本発明の第 1または第 2のガラス組成物である、情報表示装置用ガラス基板を提供する。

[0015] 本発明は、さらに別の側面から、上記ガラス組成物の製造方法を提供する。

[0016] この製造方法は、質量％で示して、

SiO 40〜70^oん

2

B〇 5〜20^ο

2 3

A1〇 10〜25%

2 3

MgO 0〜： ί θ ⁰/

CaO 0〜20⁰

SrO 0〜20%

Ba〇 0〜： 10

K O CI 0. 04〜： 1. 5%,

を含む、ガラス組成物を製造する方法であって、前記ガラス組成物が得られるように調合したガラス原料を熔融する工程を含み、前記ガラス原料が KC1を含む。

[0017] 微量のアルカリ金属酸化物の存在は、ガラスの清澄作用を大きく向上させる。また、 Kは、 Naよりもガラス組成物における移動速度が大きくなレ、。これを考慮して、本発明によるガラス組成物では、微量のアルカリ金属酸化物を許容し、かつ〇の含有率を Na〇の含有率以上とし（第 1のガラス組成物）、あるいは微量の K〇を微量の C1 とともに添加することとした（第 2のガラス組成物）。さらに、本発明の製造方法では、清澄効果に優れた KC1をガラス原料に添加することとした。

[0018] 本発明によれば、酸化ヒ素に代表される環境負荷の高い成分を、ごく限られた量のみを使用することにより、あるいは使用することなぐアルミノポロシリケート系のガラス組成物において、十分な清澄効果を得ることができる。本発明は、環境負荷の高い成分の使用を避けながら、高い歩留まりと低いコストにより、大型の情報表示装置用ガラス基板を製造することを容易とするものである。

図面の簡単な説明

[0019] [図 1]図 1は、本発明の情報表示装置用ガラス基板の一例を示す斜視図である。

発明を実施するための最良の形態

[0020] 以下、ガラス組成物の成分の含有率を示す％表示は、すべて質量％である。また、以下における「本発明によるガラス組成物」との記載は、本発明の第 1のガラス組成物および第 2のガラス組成物の両方を対象とした記載である。

[0021] 本発明によるガラス組成物では、 C1の含有率が 0. 04〜： 1. 5%の範囲にあることが好ましレ、。 C1の含有率は 0· 1〜： ! · 5% (ただし、 0. 1 %を含まず）の範囲にあってもよレ、。

[0022] 本発明によるガラス組成物では、 Li〇、 Na Oおよび K〇の含有率の合計が 0· 07

〜1 · 5% (ただし 0· 07%を含まず）の範囲にあることが好ましレ、。 Li〇、 Na〇および K〇の含有率の合計は、 0· 2〜： ί · 5% (ただし、 0· 2%を含まず）の範囲にあってあよい。

[0023] 本発明によるガラス組成物では、 Na〇の含有率が 0〜： 1. 0% (ただし 1. 0%を含まず）の範囲にあることが好ましい。

[0024] 本発明によるガラス組成物では、 K〇の含有率が 0· 05- 1. 5%、特に 0. 07〜： 1.

2

5%の範囲にあることが好ましい。

[0025] 本発明によ dるガラス組成物では、 K〇の含有率が 0. 05〜： 1. 5%の範囲にあり、か

2

〇

つ C1の含有率がO L 0. 04〜： 1. 5%の範囲にあることが好ましい。

[0026] 本発明によるガラス組成物は、 As Oおよび Sb Oを実質的に含まないことが好ま

2 3 2 3

〇\

しい。これらの化合物は環境負荷が大きいためである。本発明によるガラス組成物は、 As〇、 Sb〇およびフッ化物を実質的に含まなくてもよい。

2 3 2 3

[0027] 本明細書において、実質的に含まないとは、工業的製造に不可避的に混入する微量成分を許容する趣旨であり、具体的には、含有率が 0. 3%未満、好ましくは 0. 1

%未満、より好ましくは 0. 04%未満、であることをいう。

[0028] 本発明によるガラス組成物は、ガラス転移温度が 690°C以上、さらには 720°C以上の範囲にあることが好ましい。

[0029] 本発明の第 2のガラス組成物、または本発明の製造方法により得られるガラス組成物は、好ましくは以下の成分を含む。

SiO 58〜70%,

2

B〇 8〜13%,

2 3

A1〇 13〜20%,

2 3

MgO ：!〜 5%

CaO 1〜： 10%,

SrO 0〜 4%,

Ba〇 0〜 1 %,

K O

2

CI 0. 04〜1. 2%

本発明の第 2のガラス組成物、または本発明の製造方法により得られるガラス組成物は、 Li〇と Na Oとの含有率の上限が 1. 5%に制限されていてもよレ、。この場合、

2 2

ガラス組成物は、以下の成分を含む組成物として記載できる（カツコ内は好ましい範囲である）。 SiO 40〜70% (58〜70%) ,

B〇 5〜20% (8〜 13%) ,

Al〇 10〜25% (13〜20%) ,

MgO 0〜： 10% (1〜 5%) ,

CaO 0〜20% (1〜 10%) ,

SrO 0〜20% (0〜 4%) ,

Ba〇 0〜： 10% (0〜 1%) ,

Li O 0〜： 1. 5%,

Na O 0〜： 1. 5%,

K o 0. 05〜： 1. 5%,

CI 0. 04〜： 1. 5%

[0031] 本発明の第 1のガラス組成物では、 K Oの含有率が Na〇の含有率以上、好ましくは K Oの含有率が Na〇の含有率を上回る力本発明の第 2のガラス組成物においても、 K Oの含有率と Na Oの含有率との関係は同様であってもよい。また、本発明によるガラス組成物では、 K Oの含有率が Na Oの含有率と Li Oの含有率との合計を超えていてもよい。本発明によるガラス組成物は、 Na〇および Li〇を実質的に含まなくてもよい。

[0032] 本発明によるガラス組成物の製造方法では、ガラス原料の一部として、 KC1が添カロされる。上述した特開平 10-25132号公報で用いられていたアルカリ土類金属の塩化物（BaCl、 CaCl )は、その沸点が高ぐさらにガラス中で自由に移動しにくいために沸点を超えても急激な沸騰を起こしにくい。このため、アルカリ土類金属の塩化物からは十分に高い清澄作用が得られなレ、。これに対し、 KC1は、一価の塩であるため、熔融ガラス中での電気的な束縛が弱レ、。また、カリウムはナトリウムよりもイオン半径が大きいため、熔融状態から冷却され、体積収縮して緻密な構造を有するに至ったガラス組成物中では、立体障害によってその移動の自由度は高くない。

[0033] 従って、 KC1は、高温で熔融状態にあるガラス中を自由に移動して、泡に入り込み脱泡効果を発揮する一方、形成したガラス組成物からのアルカリ成分の溶出による問題が生じにくい、という優れた特性を有する。また、 KC1の沸点は約 1510°Cであり、 1413°Cの沸点を有する NaQよりも高温で揮発する。このため、アルミノポロシリケート系ガラスのように、粘度の高いガラスの清澄にとって、 KC1の使用は特に有利である。

[0034] また、減圧雰囲気下で脱泡を行う減圧清澄技術では、気密などのために複雑な構造を持つ清澄槽を用いることになる。この場合、通常清澄が行われる温度（1600°C 以上）よりも低い温度（約 1450〜： 1500°C)で清澄することが好ましい。このため、ァルカリ土類の塩ィ匕物よりも電荷の束縛が小さぐ粘度の高い溶融ガラス中でも移動しやすレ、 KC1は、減圧清澄に特に有利である。

[0035] C1は、その揮発性のため、原料よりもガラスにおける含有率が低くなる傾向にある。

このため、原料における C1が微量であれば、原料に KC1のような C1源を用いたとしても、得られたガラス組成物からは C1が検出されない場合がある。

[0036] Li 0、 Na〇、 K〇などのアルカリ金属酸化物は、ガラスから溶出して他の部材に

2 2 2

影響を及ぼすため、液晶表示装置用ガラス基板としての用途では、これまでガラス組成物から排除されてきた。しかし、アルカリ金属酸化物、特に κ οは、微量であれば、

2

ガラスからの溶出の影響を実際には問題にならない程度に抑制しながら、ガラスの清澄作用を高める有用な成分である。アルカリ金属酸化物は、ガラス粘性を引き下げるとともに、原料の中で溶解しにくいシリカの溶解促進に寄与するためである。

[0037] ただし、原料に C1源を用いず、アルカリ金属酸化物の添加に頼って清澄を行う場合には、ガラス組成物中の Κ〇の含有率が、 Na Oの含有率以上、好ましくは Na Oの

2 2 2 含有率を上回るように、調整しておく必要がある。ガラス中の移動速度が比較的大きレ、 Na〇の含有率を制限することにより、ガラスからのアルカリ金属の溶出を抑制する

2

ためである。

[0038] 好ましくは、本発明のガラス組成物は、 2種類以上のアルカリ金属酸化物を含有する。 2種類以上のアルカリ金属酸化物力ガラス組成物中で共存すると、混合アル力リ効果によって、それらアルカリ金属イオンの移動速度を、さらに低減することができる。それによつて、ガラス組成物からのアルカリ金属やアルカリ金属イオンの溶出をさらに低減することができ、ガラス組成物の化学的耐久性を高める効果が得られる。本発明のガラス組成物は、 K Oと、 Na Oおよび/または Li〇と、を含むことが好ましい [0039] 本発明によるガラス組成物の成形方法は、特に限定されないが、ダウンドロー法またはフュージョン法によることができる。

[0040] 以下、ガラス組成物の各成分について説明する。

[0041] (SiO )

SiOはガラスの骨格をなす必須成分であり、ガラスの化学的耐久性と耐熱性とを高める効果を有する。その含有率が 40%未満であると、その効果が十分に得られない。一方、含有率が 70%を超えると、ガラスが失透を起こしやすくなり、成形が困難になるとともに、粘性が上昇してガラスの均質化が困難になる。したがって、 SiOの含有率 ίま、 40〜70°/₀であり、 58〜70^ο/οカより好ましレヽ。

[0042] (Β〇 )

Β〇はガラスの粘性を引き下げて、ガラスの熔解および清澄を促進する必須成分である。その含有率が 5%未満では、その効果が十分に得られない。一方、含有率が 20%を超えると、ガラスの耐酸性が低下するとともに、揮発が激しくなるためガラスの均質化が困難になる。したがって、 Β〇の含有率は 5〜20%であり、 8〜： 13%がより好ましい。

[0043] (Al Ο )

A1〇はガラスの骨格をなす必須成分であり、ガラスの化学的耐久性と耐熱性を高める効果を有する。その含有率が 5%未満では、その効果が十分に得られない。一方、含有率が 25%を超えると、ガラスの粘性が低下し、耐酸性が低下する。したがつて、 A1〇の含有率は 10〜25%であり、 13〜20%力 Sより好ましレヽ。

[0044] (MgO、 Ca〇）

MgOと Ca〇は、ガラスの粘性を引き下げて、ガラスの熔解および清澄を促進する任意成分である。その含有率がそれぞれ 10%、 20%を超えると、ガラスの化学的耐久性が低下する。したがって、 Mg〇の含有率は 0〜： 10%とし、 CaOの含有率は 0〜 20%とする。

[0045] なお、 C1による清澄作用を高めるためには、 MgOと Ca〇は、それぞれ 1 %以上含むことが好ましい。さらに、ガラスに失透が生じるのを防ぐには、それぞれ 5%、 10% 以下とすることが好ましレ、。したがって、 Mg〇と Ca〇は、それぞれ 1〜5%、 1〜： 10% であることがより好ましい。 MgOは 5%未満であることがさらに好ましい。

[0046] (SrO、 BaO)

SrOと BaOとは、ガラスの粘性を引き下げて、ガラスの熔解および清澄を促進する任意成分である。その含有率がそれぞれ 20%、 10%を超えると、ガラスの化学的耐久性が低下する。さらに、それらのイオン半径が大きいために、ガラス中のカリウムィオン、塩ィ匕物イオンの移動を阻害し、ガラスの清澄を困難にする場合がある。したがつて、 SrOの含有率は、 0〜20%であり、好ましくは 0〜4%である。また、 Ba〇の含有率は、 0〜： 10%であり、好ましくは 0〜： 1%である。

[0047] (K 0、 Na〇、 Li〇）

2 2 2

κ οは、ガラスの粘性を引き下げて、ガラスの清澄を促進する成分である。

2

[0048] Κ Οは、ガラス融液中の塩素イオンと結合して、 1500°C以上の温度で塩化カリウム

2

として気化し、ガラス中の泡の拡大浮上を促進させる。それとともに、その流動によつてガラス融液を均質化させる効果を有する。 K oの含有率は、所定の条件を満たす

2

場合には 0%としてもよいが、 0. 05%以上とすることが好ましぐ 0. 07%以上とすることがより好ましい。

[0049] 一方、 K Oはガラスの熱膨張係数を増加させる場合があるため、シリコン材料との

2

熱膨張率の差を生じさせないために、 K〇の含有率は 1. 5%以下にすることが望ま

2

しい。

[0050] K Oは、同じアルカリ金属酸化物である Na〇や Li Oと比べると、ガラス中での移動

2 2 2

速度が小さぐガラスからの溶出を起こしにくい。このため、 K〇は、アルカリ金属酸化

2

物の中では、液晶表示装置などの情報表示装置用ガラス基板に適した成分である。ガラスからのアルカリ金属酸化物の溶出を抑制するため、 Na Oの含有率は K Oの含

2 2 有率以下にすることが望ましい。例えば、 Na Oの含有率は、 0〜： 1. 0%の範囲（ただ

2

し 1. 0%を含まず）とすることが望ましぐ 0〜0. 5%の範囲とすることが好ましぐ 0〜 0. 1。/₀の範囲とすることがさらに好ましい。

[0051] Li Oは、ガラスの粘性を下げるとともに、ガラスの清澄を促進する任意の成分である

2

。 Li Oもまた、 K Oと同様に、塩化リチウムとして気化し、ガラス中の泡を拡大浮上させ、同時にガラス融液を均質化させる効果を有する。また、 Li Oを微量添加することにより、ガラス組成物の表面抵抗および体積抵抗あるいは電気抵抗を引き下げ、帯電を防止することもできる。その添加量は 0〜0· 5%の範囲とすることが望ましぐ 0. 07%以下とすることが好ましい。

[0052] (C1)

C1は、含有率を 0%としてもよいが、ガラスの清澄を促進できる成分であるため、含有率が 0. 04%以上であることが好ましい。上述したように、 C1は、その揮発性のために、原料よりもガラスにおける含有率が低くなる傾向にあるため、例えばガラス原料バツチには、ガラス組成物における含有率が 0. 05%以上となるように C1を添加することが好ましい。

[0053] しかし、 C1はガラスへの溶解度が高くないために、含有率が 1. 5%を超えると、成形中のガラス内部で凝縮し、塩化物の結晶を含んだ泡を形成したり、ガラスの分相や失透を起こしやすくしたりする場合がある。したがって、 C1の含有率は 1. 5%以下にすることが望ましい。

[0054] Κ Οと C1は、別々の供給源を用いて添加することもできる。しかし、その絶対的な含有量が少ないために、両者の結合はその他のイオンとの競争反応になる。その結果、両者が十分に結合されない場合がある。

[0055] 一方、 Κ Ο源および C1源として、塩化カリウム（KC1)の形態で添カ卩した場合は、初期の段階力も KC1として存在させることができる。このため、ガラスの温度が KC1の沸点を超えたときに、急激な発泡を起こしやすぐ清澄に有利となる。したがって、 κ ο 源および C1源としては、 KC1を用いることが好ましい。

[0056] (混合アルカリ効果）

アルカリ金属酸化物の含有率の総禾口、例えば Li 0、 Na〇および K Οの含有率の総和として表わされる R〇の含有率は 0. 05〜； L 5%の範囲、好ましくは 0. 07〜； L

5%の範囲（ただし、 0. 07%を含まず）とする。

[0057] し力、し、 Li 0、 Na Oおよび K〇は、アルカリ金属酸化物であるので、それらのカチオンは、他の金属カチオンと比較して、ガラス中で移動しやすい傾向がある。

[0058] 上述のアルカリ金属酸化物のうち、ガラス中での移動速度が最も遅いのは Κ〇である力ガラス組成物中に K Οと Li〇および/または Na Oとを共存させることによって

、ガラス組成物の化学的耐久性を高める効果が得られることは、上述したとおりである

[0059] さらに、複数のアルカリ金属酸化物を共存させることによって、 1種類のアルカリ金属酸化物を含有する場合よりも、より優れた清澄効果を得ることができる。このより優れた清澄効果は、 K Oと Li〇とが共存する場合に、特に顕著に現れる。

[0060] (その他の成分）

本発明によるガラス組成物は、実質的に、上述した成分（SiO， B O , Al〇， Mg

〇， Ca〇， Sr〇， Ba〇， Li〇， Na〇， K〇， CI)からなる組成物であってもよい。この場合、本発明によるガラス組成物は、上述した成分以外の成分を実質的に含まない

[0061] ただし、本発明によるガラス組成物は、屈折率の制御、温度粘性特性の制御、失透性の向上などを目的として、その他の成分をさらに含有していてもよい。その他の成分としては、具体的には、 Y O、 La〇、 Ta〇、 Nb O、 GeO、 Ga Oを例示できる

。これらの成分は、その含有率の合計が 3%以下となるように含まれていることが好ましい。

[0062] なお、産業上利用し得るガラス原料に微量不純物として含まれ、上述されていない成分が混入する場合もある。この微量不純物としては、 Fe Oを例示できる。これら不純物の合計含有率が 0. 5%未満の場合は、ガラス組成物の物性に及ぶ影響は小さぐ実質上問題とならない。

[0063] 本発明によるガラス組成物では、酸化ヒ素ゃ酸化アンチモンの使用量を削減しながらも、良好なガラス清澄性を得ることができるが、本発明は、 Asや Sbなど環境負荷の大きな成分を完全に排除する趣旨ではない。上述のとおり、本発明によるガラス組成物は、 Asや Sbの酸化物を実質的に含まないことが好ましいが、これに限定するわけではなぐ Asに比べれば環境負荷が小さい Sbであれば、酸化物換算で 4%未満の範囲で含ませることも可能である。

[0064] 本発明のガラス組成物は、図 1で示すような、液晶表示装置やプラズマディスプレイパネルなどの用途に適した、大型、薄肉の情報表示装置用ガラス基板 100としての使用に適している。

[0065] 以下、本発明の実施形態について、例を挙げて説明する。なお、本発明は下記に限定されるわけではない。

[0066] (実施例:!〜 15と比較例:!〜 2)

表 1および表 2に示したガラス原料バッチ（以下、バッチと呼ぶ場合がある）をそれぞれ調合した。通常のガラス原料として、シリカ（酸化ケィ素）、無水ホウ酸、アルミナ、塩基性炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸ストロンチウム、炭酸バリウム、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムを用いた。 C1源としては、塩化カリウム、塩ィ匕カノレシゥム、塩化ナトリウム、塩化リチウムを用いた。

[0067] [表 1]

実施例 1 実施例 2 実施例 3 実施例 4 実施例 5 実施例 6 実施例 7 実施例 8 実施例 9 酸化ケィ素 59.0 58.0 58.0 59.6 59.4 58.9 54J 54.5 54.0 無水ホウ酸 8.8 B.8 8.8 9.5 9.4 9.4 1 1.0 10.9 10.8 酸化アルミニウム 17.0 17.0 17.0 15.2 15.1 15.0 13.8 13.8 13.6 炭酸マグネシウム 6.0 5.9 5.9 3.8 3.8 3.8 1.2 1.2 1.1 炭酸カルシウム 6.5 5.9 5.9 9.1 9.0 8.9 7.7 7.6 7.6 炭酸ストロンチウム 2.1 2.1 2.1 2.4 2.4 2.4 4.0 4.0 4.0 炭酸バリウム - - - - 調合比率一 - 7.3 7.3 7.2

[g/バッチ]

炭酸リチウム - - - - - - ― - - 炭酸ナトリウム - - - - - - - 一一炭酸カリウム - - - - 一 - - - - 塩化リチウム ― - - - - - - - - 塩化ナトリウム - - - - - - - - - 塩化カルシウム - 0.6 - - - - - - - 塩化カリウム 0.8 0.8 1.7 0.4 0.9 1.7 0.4 0.8 1.6

o

σ o \

例施施施例較実施実例実施例実例実例実例較例施比比30151211121141

酸素化ケィ

ο ο o

無水酸ホウ '

酸ウ化ムアルミニ

炭酸グ ο

o ウネシムマ

o o o

炭酸カウシムル

酸炭ウトムチ οスンロ

o 0 o

炭酸バウムリ

調合率比

く]々チツ

炭酸ウムリチ

ο

o ' o d

炭酸ウムナトリ

炭酸ウカムリ

o 塩ウ化ムリチ

塩ウ化ナトリム

ο 塩ウ化カムシル

σ o

塩ウ化カムリ o

6

調合したバッチは、白金ルツボの中で熔融および清澄した。まず、このルツボを 16 00 Cに設定した電気炉で、 16時間保持してバッチを熔融した。その後、ガラス融液の入ったルツボを炉外に取り出し、レ、つたん室温で放冷固化してガラス体を得た。このガラス体をルツボから取り出して徐冷操作を施した。徐冷操作は、このガラス体を 7 00°Cに設定した別の電気炉の中で 30分保持した後、その電気炉の電源を切り、室温まで冷却することによって行なった。この徐冷操作を経たガラス体を試料ガラスとした。

[0070] (ガラス組成の定量）

試料ガラスを粉砕し、蛍光 X線分析法 (理学電機工業製 RIX3001)により、ガラス組成の定量を行った。なお、ホウ素 (B)については、発光分光分析法（島津製作所製 ICPS— 1000IV)により定量を行った。

[0071] (清澄性の評価）

ガラス体の清澄性は、上述の試料ガラスを、倍率 40倍の光学顕微鏡で観察し、厚さおよび視野面積と、観察された泡の数とから、ガラス lcm³当りの泡数を算出して評価した。この方法はルツボを用いた簡易な熔解なので、算出した泡数は、実際に商業規模で生産されるガラス体に含まれる泡数と比較して、非常に多くなる。しかし、この方法で算出した泡数が少ない程、商業規模で生産したガラス体に含まれる泡数も少ないことが分かっている。したがって、この方法は、清澄性の指標として利用できる

[0072] (熱膨張係数およびガラス転移点の測定）

さらに、この試料ガラスに通常のガラス加工技術を用い、 φ 5mm、長さ 15mmの円柱形状のガラス試片を作製した。このガラス試片に対して示差熱膨張計 (リガク製サーモフレックス TMA8140型）を用レ、、昇温速度 5°C/分で熱膨張係数およびガラス転移点を測定した。

[0073] (実施例:!〜 15の結果）

上述のようにして作製した試料ガラスは、それぞれ表 3および表 4に示したような組成を有していた。また、実施例 1〜： 15の試料ガラスに残存する泡の数は、比較例と比較して非常に少なレ、。し力、も、実施例 1〜： 15の試料ガラスには、酸化ヒ素など環境負荷が大きな清澄剤が添加されていなレ、。したがって、本発明のガラス組成物によると、酸化ヒ素などを用いることなぐまたは酸化ヒ素などの使用量を低減しつつ、泡などの欠点の極めて少ないガラス基板を製造することができる。

実施例 1 実施例 2 実施例 3 実施例 4 実施例 5 実施例 6 実施例 7 実施例 8 実施例 9

Si0₂ 63.3 63.2 63.2 64.9 64.8 64.2 59.6 59.4 59.0

B₂0₃ 8.6 8.6 8.6 9.1 9.1 9.0 10.6 10.5 10.4

Al₂0₃ 18J 18.7 18J 16.6 16.5 16.3 15.0 15.0 14.9

MgO 3.1 3.1 3.1 1 J 1.6 1.6 0.5 0.5 0.5

CaO 3.9 3.8 3.5 5.5 5.5 5.5 4.7 4 4.6 組成 [%] SrO 1.6 1.6 1.6 1.8 1.8 1.8 3.1 3.1 3.1

BaO - - 一 - - 一 6.2 6.2 6.1

Li₂0 - - - - - - - - -

Na₂0 - - - - - - ― - -

K₂0 0.50 0.48 0.87 0.29 0.59 1.17 0.28 0.56 1.1 1

CI 0.27 0.52 0.49 0.09 0.18 0.35 0.09 0.17 0.33 ガラス転移温度 [°c] 747 747 742 745 742 738 729 726 722 膨張係数 [X1 0— ⁷/°c] 33 33 33 34 35 37 38 39 41 泡の状態 O O ◎ 0 ◎ ◎ O O ◎

00743

(比較例 1)

比較例 1の試料ガラスは、表 4に示したような組成を有しており、 C1源として CaCl₂を用いて清澄した、 K Oを含まない、すなわち R Oを含まないガラス体である。比較例 1 では、残存する泡が多ぐ清澄性が悪いことがわかった。

[0077] (比較例 2)

比較例 2の試料ガラスは、表 4に示したような組成を有しており、 C1源として NaClを用いて清澄した、 R Oを、 K Oの含有率が Na〇の含有率以上である関係を満たさずに含むガラス体である。この比較例 2では、残存泡を一定程度にまで減らすことができるものの、ガラス中で拡散しやすレ、 Naイオンを一定量以上含むため、常温でも徐々に Naイオンが表面から溶出する。このガラス組成物を、情報表示装置用ガラス基板、例えば、液晶表示装置用ガラス基板として用いると、液晶素子を侵して性能を劣化させるおそれがある、などの問題がある。

産業上の利用可能性

[0078] 本発明のガラス組成物は、耐薬品性や耐熱性、小さな熱膨張係数を要求される用途ゃ、酸化ヒ素などの環境負荷の高い成分が忌避される用途に用いることができる。

Claims

請求の範囲

[1] 質量％で

SiO 40〜70%，

2

B〇 5〜20%,

2 3

A1〇 10〜25%，

2 3

MgO 0〜5% (ただし 5%を含まず），

CaO 0〜20%,

SrO 0〜20%,

Ba〇 0〜： 10%,

Li O 0〜： 1. 5%,

2

Na O 0〜： 1. 5%,

2

K o 0〜： 1. 5%,

2

CI 0〜： 1. 5%,

を含み、

Li 0、 Na〇および K〇の含有率の合計が 0. 05〜： 1. 5質量⁰ /₀であり、

2 2 2

Κ Οの含有率が Na Oの含有率以上である、ガラス組成物。

2 2

[2] C1の含有率が 0. 04〜： 1. 5質量％の範囲にある、請求項 1に記載のガラス組成物

[3] Li 0、 Na〇および K〇の含有率の合計が 0. 07〜： 1. 5質量％ (ただし 0. 07質量

2 2 2

%を含まず）の範囲にある、請求項 1に記載のガラス組成物。

[4] Na Oの含有率が 0〜： 1. 0質量％ (ただし 1. 0質量％を含まず）の範囲にある、請

2

求項 1に記載のガラス組成物。

[5] K Oの含有率が 0. 05-1. 5質量％の範囲にある、請求項 1に記載のガラス組成

2

物。

[6] K Oの含有率が 0. 07-1. 5質量％の範囲にある、請求項 1に記載のガラス組成

2

物。

[7] K Oの含有率が 0. 05〜： 1. 5質量％の範囲にあり、かつ C1の含有率が 0. 04〜： 1.

2

5質量％の範囲にある、請求項 1に記載のガラス組成物。

[8] As〇および Sb Oを実質的に含まない、請求項 1に記載のガラス組成物 _c

2 3 2 3

[9] ガラス転移温度が 690°C以上の範囲にある、請求項 1に記載のガラス組成物 _c

[10]

ο

SiO ο d 40〜70^oん

2 〇

〇〇

B〇 5O L

2 3 ι〜 ι20^ο

Al〇 10〜25%

2 3 O L 。\

〇\

MgO 0〜： ίθ⁰/

CaO 0〜20⁰

SrO 0〜20%

Ba〇 0〜： 10

K O

2

CI

を含む、ガラス組成物。

[11]

SiO 58〜70%,

2

B〇 8〜13%,

2 3

Al〇 13〜20%,

2 3

MgO ：!〜 5%

CaO 1〜： 10%,

SrO 0〜 4%,

Ba〇 0〜 1%,

K O

2

CI 0. 04〜1. 2%

を含む請求項 10に記載のガラス組成物。

[12] ガラス組成物からなるガラス板を含む情報表示装置用ガラス基板であって、前記ガラス組成物が、請求項 1に記載のガラス組成物である、情報表示装置用ス基板。

[13] ガラス組成物からなるガラス板を含む情報表示装置用ガラス基板であって、前記ガラス組成物が、請求項 10に記載のガラス組成物である、情報表示装置用ガラス基板。

[14] 質量％で示して、

d

SiO 〇 40〜70%:

2 〇

〇寸

B O 5 1〜

2 3 120。

A1〇 10〜25

2 3 O L%

。\

MgO 0〜： 10⁰ノ

CaO 0〜20^ο

SrO 0〜20%

BaO 0〜： 10

K O

2

CI

を含む、ガラス組成物を製造する方法であって、

前記ガラス組成物が得られるように調合したガラス原料を熔融する工程を含み、前記ガラス原料が KC1を含む、ガラス組成物の製造方法。