(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6945648
(24)【登録日】2021年9月16日
(45)【発行日】2021年10月6日
(54)【発明の名称】ガラスを調製するための組成物、ガラス製品およびその使用
(51)【国際特許分類】
C03C 3/091 20060101AFI20210927BHJP
C03B 5/18 20060101ALI20210927BHJP
【FI】
C03C3/091
C03B5/18
【請求項の数】32
【全頁数】18
(21)【出願番号】特願2019-556401(P2019-556401)
(86)(22)【出願日】2017年11月10日
(65)【公表番号】特表2020-503239(P2020-503239A)
(43)【公表日】2020年1月30日
(86)【国際出願番号】CN2017110345
(87)【国際公開番号】WO2018121097
(87)【国際公開日】20180705
【審査請求日】2019年8月27日
(31)【優先権主張番号】201611271141.2
(32)【優先日】2016年12月30日
(33)【優先権主張国】CN
(73)【特許権者】
【識別番号】519235829
【氏名又は名称】ドンシュー グループ カンパニー,リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100149076
【弁理士】
【氏名又は名称】梅田 慎介
(74)【代理人】
【識別番号】100119183
【弁理士】
【氏名又は名称】松任谷 優子
(74)【代理人】
【識別番号】100173185
【弁理士】
【氏名又は名称】森田 裕
(74)【代理人】
【識別番号】100162503
【弁理士】
【氏名又は名称】今野 智介
(74)【代理人】
【識別番号】100144794
【弁理士】
【氏名又は名称】大木 信人
(72)【発明者】
【氏名】リ,デバオ
(72)【発明者】
【氏名】リ,チン
(72)【発明者】
【氏名】ツァン,グァンタオ
(72)【発明者】
【氏名】ワン,ツォンファ
(72)【発明者】
【氏名】グオ,フェン
(72)【発明者】
【氏名】ヤン,ドンチェン
【審査官】
長谷川 真一
(56)【参考文献】
【文献】
特開2001−220173(JP,A)
【文献】
米国特許第05851939(US,A)
【文献】
特開2014−240332(JP,A)
【文献】
国際公開第2016/053775(WO,A1)
【文献】
特開2012−254926(JP,A)
【文献】
特開平10−072237(JP,A)
【文献】
特開平09−110460(JP,A)
【文献】
特表2009−545512(JP,A)
【文献】
特表2014−512321(JP,A)
【文献】
特表2010−509180(JP,A)
【文献】
特開2013−107801(JP,A)
【文献】
特開2015−178440(JP,A)
【文献】
特開2006−347795(JP,A)
【文献】
国際公開第2016/094282(WO,A1)
【文献】
特表2014−500846(JP,A)
【文献】
特開2004−189535(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C03C 1/00−14/00
C03B 1/00− 5/44
C03B 8/00− 8/04
C03B 19/12−20/00
INTERGLAD
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ガラス製品を調製するためのSiO2、Al2O3、B2O3、CaO、MgO、SrO、SnO2、および、所望によりBaOからなる組成物であって、
100重量部のSiO2に対して、Al2O3の含有量が20〜35重量部であり、B2O3の含有量が10〜22重量部であり、CaOの含有量が4〜17重量部であり、MgOの含有量が0〜10重量部であり、SrOの含有量が0.8〜1.5重量部であり、SnO2含有量が0.1〜0.8重量部であり、およびBaOの含有量が0〜4重量部であり、ならびに
前記組成物は、以下の経験式(I):
M=0.13×wt(B2O3)×wt(B2O3)+0.42×wt(CaO)+0.55×wt(MgO)+0.75×wt(SrO)−0.05×wt(Al2O3)×wt(Al2O3) 式(I)
(式中、wt(B2O3)は、100重量部のSiO2に対するB2O3の重量部を示し、
wt(CaO)は、100重量部のSiO2に対するCaOの重量部を示し、
wt(MgO)は、100重量部のSiO2に対するMgOの重量部を示し、
wt(SrO)は、100重量部のSiO2に対するSrOの重量部を示し、および
wt(Al2O3)は、100重量部のSiO2に対するAl2O3の重量部を示す)
によって計算されるM値が1〜3である、組成物。
【請求項2】
Al2O3の含有量、B2O3の含有量、CaOの含有量、MgOの含有量およびSrOの含有量の1つ以上が、独立して以下のように規定される:、
Al2O3の含有量が25〜30重量部であるか、
B2O3の含有量が15〜18重量部であるか、
CaOの含有量が10〜14重量部であるか、
MgOの含有量が1〜5重量部、好ましくは1.8〜3重量部であるか、または
SrOの含有量が1.1〜1.5重量部である、請求項1に記載の組成物。
【請求項3】
SnO2の含有量およびBaOの含有量の1つ以上が、独立して以下のように規定される:
SnO2の含有量が0.2〜0.7重量部であるか、または
BaOの含有量が0.5〜3重量部である、請求項1または2に記載の組成物。
【請求項4】
請求項1〜3のいずれか一項に記載の組成物から製造されるガラス製品。
【請求項5】
ガラス基材であり、前記ガラス基材は、以下の経験式(II):
K=1.5×(X/Y)−1.8×D+0.22×H+1.8×N 式(II)
(式中、X/Yは、1.02〜1.24の値を有する前記ガラス基材の長さ−幅比を示し、Dは前記ガラス基材の厚みをミリメートル(mm)で示した数値を示し、Hは前記ガラス基材の厚さ範囲をマイクロメートル(μm)で示した数値を示し、およびNは前記ガラス基材のキログラム(Kg)あたりの数で表した固体介在物および気体介在物の合計数を示す値を示す)
によって計算されるK値が7.0以下である、請求項4に記載のガラス製品。
【請求項6】
前記K値が6.5以下、好ましくは6.0以下、最も好ましくは5.5以下である、請求項5に記載のガラス製品。
【請求項7】
前記ガラス製品が、
1)融解を含むプロセスによって、原材料の形態の成分を、融解した透明なガラスに調製するステップ;
2)前記融解した透明なガラスを均一にするステップ;および
3)均一にした融解した透明なガラスを冷却し、成型するステップ
を含む方法によって製造され、
ステップ1)およびステップ2)のいずれかまたは両方が超音波処理を含む、請求項5または6に記載のガラス製品。
【請求項8】
前記超音波処理中に1つ以上のロッドが融解したガラスに挿入される、請求項7に記載のガラス製品。
【請求項9】
前記超音波処理が50〜60W/Lの平均音響エネルギー密度を有する超音波を使用して実施され、および/または前記超音波処理が25〜40kHzの超音波周波数を有する超音波を使用して実施される、請求項7または8に記載のガラス製品。
【請求項10】
前記超音波処理が1000〜1500℃、好ましくは1100〜1400℃、より好ましくは1200〜1300℃の温度で実施される、請求項7〜9のいずれか一項に記載のガラス製品。
【請求項11】
前記超音波処理の継続時間が、独立して、3〜60分、好ましくは5〜50分、より好ましくは10〜40分、最も好ましくは15〜30分である、請求項7〜10のいずれか一項に記載のガラス製品。
【請求項12】
複数の超音波処理を使用し、各超音波処理の間の時間間隔が、独立して、1〜20分、好ましくは2〜15分、さらに好ましくは5〜10分である、請求項7〜10のいずれか一項に記載のガラス製品。
【請求項13】
前記ロッドが、円柱ならびに/または角柱(例えば、三角柱、四角柱、五角柱、六角柱および/もしくは八角柱)であり、好ましくは、前記円柱の直径もしくは呼び径または前記角柱の外接円の直径もしくは呼び径が、10〜30ミリメートルである、請求項8に記載のガラス製品。
【請求項14】
前記ロッドが前記融解したガラスに不純物を与えない不活材料から作製されており、好ましくは、前記ロッドがPtおよび/またはRhを含む材料から作製されている、請求項8に記載のガラス製品。
【請求項15】
複数の前記ロッドの間隔が、独立して、10〜50mmであり、好ましくは、複数の前記ロッドがアレイ状に配置される、請求項8に記載のガラス製品。
【請求項16】
SiO2、Al2O3、B2O3、CaO、MgO、SrO、SnO2、および、所望によりBaOからなるガラス製品であって、
100重量部のSiO2に対して、Al2O3の含有量が20〜35重量部であり、B2O3の含有量が10〜22重量部であり、CaOの含有量が4〜17重量部であり、MgOの含有量が0〜10重量部であり、SrOの含有量が0.8〜1.5重量部であり、SnO2含有量が0.1〜0.8重量部であり、およびBaOの含有量が0〜4重量部であり、ならびに
前記ガラス製品は、以下の経験式(I):
M=0.13×wt(B2O3)×wt(B2O3)+0.42×wt(CaO)+0.55×wt(MgO)+0.75×wt(SrO)−0.05×wt(Al2O3)×wt(Al2O3) 式(I)
(式中、wt(B2O3)は、100重量部のSiO2に対するB2O3の重量部を示し、
wt(CaO)は、100重量部のSiO2に対するCaOの重量部を示し、
wt(MgO)は、100重量部のSiO2に対するMgOの重量部を示し、
wt(SrO)は、100重量部のSiO2に対するSrOの重量部を示し、および
wt(Al2O3)は、100重量部のSiO2に対するAl2O3の重量部を示す)
によって計算されるM値が1〜3である、ガラス製品。
【請求項17】
Al2O3の含有量、B2O3の含有量、CaOの含有量、MgOの含有量およびSrOの含有量の1つ以上が、独立して以下のように規定される:
Al2O3の含有量が25〜30重量部であるか、
B2O3の含有量が15〜18重量部であるか、
CaOの含有量が10〜14重量部であるか、
MgOの含有量が1〜5重量部、好ましくは1.8〜3重量部であるか、または
SrOの含有量が1.1〜1.5重量部である、請求項16に記載のガラス製品。
【請求項18】
SnO2の含有量およびBaOの含有量の1つ以上が、独立して以下のように規定される:
SnO2の含有量が0.2〜0.7重量部であるか、または
BaOの含有量が0.5〜3重量部である、請求項16または17に記載のガラス製品。
【請求項19】
ガラス基材であり、前記ガラス基材は、以下の経験式(II):
K=1.5×(X/Y)−1.8×D+0.22×H+1.8×N 式(II)
(式中、X/Yは、前記ガラス基材の長さ−幅比を示し、1.02〜1.24の値であり、Dは前記ガラス基材の厚みをミリメートル(mm)で示した数値を示し、Hは前記ガラス基材の厚さ範囲をマイクロメートル(μm)で示した数値を示し、ならびにNは前記ガラス基材のキログラム(Kg)あたりの数で表した固体介在物および気体介在物の合計数を示す値を示す)
によって計算されるK値が7.0以下である、請求項16〜18のいずれか1項に記載のガラス製品。
【請求項20】
前記K値が6.5以下、好ましくは6.0以下、最も好ましくは5.5以下である、請求項19に記載のガラス製品。
【請求項21】
前記ガラス製品が、
1)融解を含むプロセスによって、原料の形態の成分を、融解した透明なガラスに調製するステップ;
2)前記融解した透明なガラスを均一にするステップ;および
3)均一にした融解した透明なガラスを冷却し、成型するステップ
を含む方法によって製造され、
ステップ1)およびステップ2)のいずれかまたは両方が1つ以上の超音波処理を含む、請求項19または20に記載のガラス製品。
【請求項22】
前記超音波処理中に1つ以上のロッドが融解したガラスに挿入される、請求項21に記載のガラス製品。
【請求項23】
前記超音波処理が50〜60W/Lの平均音響エネルギー密度を有する超音波を使用して実施され、および/または前記超音波処理が25〜40kHzの超音波周波数を有する超音波を使用して実施される、請求項21または22に記載のガラス製品。
【請求項24】
前記超音波処理が1000〜1500℃、好ましくは1100〜1400℃、より好ましくは1200〜1300℃の温度で実施される、請求項21〜23のいずれか一項に記載のガラス製品。
【請求項25】
前記超音波処理の継続時間が、独立して、3〜60分、好ましくは5〜50分、より好ましくは10〜40分、最も好ましくは15〜30分である、請求項21〜24のいずれか一項に記載のガラス製品。
【請求項26】
複数の超音波処理を使用し、各超音波処理の間の時間間隔が、独立して、1〜20分、好ましくは2〜15分、さらに好ましくは5〜10分である、請求項21〜25のいずれか一項に記載のガラス製品。
【請求項27】
前記ロッドが、円柱ならびに/または角柱(例えば、三角柱、四角柱、五角柱、六角柱および/もしくは八角柱)であり、好ましくは、前記円柱の直径もしくは呼び径または前記角柱の外接円の直径もしくは呼び径が、10〜30ミリメートルである、請求項22に記載のガラス製品。
【請求項28】
前記ロッドが前記融解したガラスに不純物を与えない不活材料から作製されており、好ましくは、前記ロッドがPtおよび/またはRhを含む材料から作製されている、請求項22に記載のガラス製品。
【請求項29】
複数の前記ロッドの間隔が、独立して、10〜50mmであり、好ましくは、複数の前記ロッドがアレイ状に配置される、請求項22に記載のガラス製品。
【請求項30】
請求項4〜29のいずれか一項に記載の前記ガラス製品を含むディスプレイデバイス。
【請求項31】
ディスプレイスクリーン、テレビ、タッチスクリーン、フラットパネルディスプレイ等のフラットパネルディスプレイデバイス、ポータブルディスプレイデバイス、および携帯電話等のコミュニケーションデバイスである、請求項30に記載のディスプレイデバイス。
【請求項32】
ディスプレイデバイスの製造における請求項4〜29のいずれか一項に記載のガラス製品の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、概してガラスを調製するための組成物、ガラス製品およびその使用に関する。とりわけ、本発明は、ガラス基材製品、特にディスプレイデバイスに使用するためのガラス基材に関する。
【背景技術】
【0002】
多くのディスプレイデバイス(例えば、ディスプレイスクリーン、テレビ、タッチスクリーン、フラットパネルディスプレイ等のフラットパネルディスプレイデバイス、ポータブルディスプレイデバイス、携帯電話等のコミュニケーションデバイス等)は、ガラス基材を備えている。
【0003】
ガラス基材を製造する方法として、オーバーフローダウンドロー法、スロットダウンドロー法、再絞り加工法、フロート法等(米国特許第3,338,696号、米国特許第3,682,609号等を参照のこと)が挙げられる。これらの方法は、概して、融解を含むプロセスによって、ガラス原料を、融解した透明なガラスに調製するステップ;融解したガラスを均一にするステップ;および均一にした融解したガラスをガラス基材に成型するステップを含む。概して、少量の固体介在物(例えば、SiO
2粒子、珪質結晶、ウォラストナイト等)および気体介在物(例えば、CO
2、O
2、N
2、H
2O、SO
2、CO等)がガラス基材中に存在し得る。さらに、ガラス基材は、ある程度の厚さ範囲(thickness range)および反り(warpage)を有し得る。ガラス基材(特にディスプレイデバイスに使用されるガラス基材について)については、固体介在物、気体介在物、厚さ範囲および反りは、全て望ましくないファクターである。
【0004】
これらの望ましくないファクターを減らすまたはなくすために、当業者は、一般的に、ガラス成型プロセスの条件および操作パラメータを調整し、制御するステップを含む方法を使用する。例えば、CN1878731Aは、実質的に介在物(inclusion)およびストライプを減少させたガラスの形成方法を開示している。JP2004−91307およびJPH11−349335は、清澄剤を添加し攪拌し泡形成するなどの手段によって、脱泡する方法を開示している。CN101437764Aはまた、ガラスの表面上に残っている泡を取り除く方法を開示している。CN105217935Aは、ガラス板が反ることを防ぐ装置および方法を開示している。CN103359913Aは、ガラス基材の反りおよび変形を減少させる方法を開示している。
【発明の概要】
【0005】
しかしながら、前述の方法によって製造したガラス基材は、以前として満足のいくものではない。さらに、様々なディスプレイデバイスについて、ガラス基材の品質に関するますます高い要求がなされている。
【0006】
したがって、低含有量の固体介在物および気体介在物、小さい厚さ範囲および/または少ない反りといった、改善された特性を有するガラス基材が、今もなお継続して必要とされている。
【0007】
本発明の発明者らは、ガラスを調製するための組成物中および/またはガラス中の成分の種類および含有量を制御して特定のマッチング関係を満たすという手段によって、得られるガラス基材中の固体介在物および気体介在物の含有量を顕著に少なくすることができるだけでなく、厚さ範囲および反りを顕著に小さくすることができることを発見した。
【0008】
いくつかの態様では、本発明は、ガラス製品を調製するためのSiO
2、Al
2O
3、B
2O
3、CaO、MgOおよびSrOを含む組成物であって、
約100重量部のSiO
2に対して、Al
2O
3の含有量が約20〜約35重量部であり、B
2O
3の含有量が約10〜約22重量部であり、CaOの含有量が約4〜約17重量部であり、MgOの含有量が約0〜約10重量部であり、SrOの含有量が約0.8〜約14重量部であり、
前記組成物は、以下の経験式(I):
M=0.13×wt(B
2O
3)×wt(B
2O
3)+0.42×wt(CaO)+0.55×wt(MgO)+0.75×wt(SrO)−0.05×wt(Al
2O
3)×wt(Al
2O
3) 式(I)
(式中、wt(B
2O
3)は、約100重量部のSiO
2に対するB
2O
3の重量部を示し、
wt(CaO)は、約100重量部のSiO
2に対するCaOの重量部を示し、
wt(MgO)は、約100重量部のSiO
2に対するMgOの重量部を示し、
wt(SrO)は、約100重量部のSiO
2に対するSrOの重量部を示し、および
wt(Al
2O
3)は、約100重量部のSiO
2に対するAl
2O
3の重量部を示す)
によって計算されるM値が約1〜約10である、組成物に関する。
【0009】
いくつかの態様では、本発明は、本発明の組成物から製造されるガラス製品、好ましくはガラス基材も提供する。
【0010】
他の態様では、本発明は、SiO
2、Al
2O
3、B
2O
3、CaO、MgOおよびSrOを含むガラス製品であって、
約100重量部のSiO
2に対して、Al
2O
3の含有量が約20〜約35重量部であり、B
2O
3の含有量が約10〜約22重量部であり、CaOの含有量が約4〜約17重量部であり、MgOの含有量が約0〜約10重量部であり、およびSrOの含有量が約0.8〜約14重量部であり、ならびに
前記ガラス製品は、以下の経験式(I):
M=0.13×wt(B
2O
3)×wt(B
2O
3)+0.42×wt(CaO)+0.55×wt(MgO)+0.75×wt(SrO)−0.05×wt(Al
2O
3)×wt(Al
2O
3) 式(I)
(式中、wt(B
2O
3)は、約100重量部のSiO
2に対するB
2O
3の重量部を示し、
wt(CaO)は、約100重量部のSiO
2に対するCaOの重量部を示し、
wt(MgO)は、約100重量部のSiO
2に対するMgOの重量部を示し、
wt(SrO)は、約100重量部のSiO
2に対するSrOの重量部を示し、および
wt(Al
2O
3)は、約100重量部のSiO
2に対するAl
2O
3の重量部を示す)
によって計算されるM値が約1〜約10である、ガラス製品に関する。好ましくは、ガラス製品はガラス基材である。
【0011】
いくつかの好ましい態様では、本発明のガラス基材は、以下の経験式(II)
K=1.5×(X/Y)−1.8×D+0.22×H+1.8×N 式(II)
(式中、X/Yは、1.02〜1.24の値を有する前記ガラス基材の長さ−幅比を示し、Dは前記ガラス基材の厚みをミリメートル(mm)で示した数値を示し、Hは前記ガラス基材の厚さ範囲をマイクロメートル(μm)で示した数値を示し、ならびにNは前記ガラス基材のキログラム(Kg)あたりの数で表した固体介在物および気体介在物の合計数を示す値を示す)
によって計算されるK値が約7.0以下である。
【0012】
当該技術分野では、ガラス基材の厚み(D)は、通常、0.2〜0.7mmである。ガラス基材の厚さ範囲(H)は、好ましくは22μm以下、より好ましくは20μm以下、さらに好ましくは18μm以下である。ガラス基材中の固体介在物および気体介在物の合計数は、好ましくは0.5/Kg以下、より好ましくは0.4/Kg以下、さらに好ましくは0.3/Kg以下である。
【0013】
さらに他の態様では、本発明のガラス製品は、
1)融解を含むプロセスによって、原料の形態の成分を、融解した透明なガラスに調製するステップ;
2)融解した透明なガラスを均一にするステップ;および
3)均一にした融解した透明なガラスを冷却し、成型するステップ
を含む方法によって製造され、
ステップ1)およびステップ2)のいずれかまたは両方は、超音波処理を含む。さらなる実施形態において、超音波処理中に1つ以上のロッドを融解したガラスに挿入する。
【0014】
さらに他の態様では、本発明は、本明細書に記載のガラス製品(特にガラス基材)を含むディスプレイデバイスを提供する。
【0015】
本発明は、ディスプレイデバイスを製造するためのガラス製品(特にガラス基材)の使用をさらに提供する。
【0016】
当該調製プロセスにおいて、本発明に記載の経験式(I)によって計算されるM値が約1〜約10、好ましくは約3〜約8、さらに好ましくは約5〜約7である組成物およびガラス製品(特にガラス基材)は、固体介在物および気体介在物の含有量が少なく、厚さ範囲が小さく、反りが少ない。超音波処理、好ましくは、プロセスの間に1つ以上のロッドを融解したガラスに挿入することを伴う超音波処理によって、得られるガラス基材中の固体介在物および気体介在物の含有量を顕著に少なくすることができるだけでなく、厚さ範囲および反りも顕著に小さくすることができる。本発明に記載の経験式(II)によって計算されるK値が約7.0以下、好ましくは約6.5以下、さらに好ましくは約6.0以下、最も好ましくは約5.5以下であるガラス製品(特にガラス基材)は、例えば、塗膜の欠陥の減少、ディスプレイ効果の改善、および破壊靭性(fracture toughness)の増加といった、より良い特性を有する。したがって、本発明のガラス製品(特にガラス基材)を含むディスプレイデバイスは、例えばより良好な収率といった、より良い特性を有する。
【発明を実施するための形態】
【0017】
発明の詳細な説明
本発明者らは、ガラス製品中の様々な成分の種類と含有量の両方がガラス基材の固体介在物および気体介在物の含有量、厚さ範囲ならびに反りに影響し得ることを見い出した。
【0018】
特に、当該調製プロセスにおいて、本発明に記載の経験式(I)によって計算されるM値が約1〜約10、好ましくは、約3〜約8、さらに好ましくは約5〜約7であるガラス製品は、固体介在物および気体介在物の含有量が少なく、厚さ範囲が小さく、反りが少ないことが分かる。M値は、ガラス製造プロセスにおける様々なプロセスパラメータおよび/またはその他の任意成分の存在による影響を受けない。調製プロセスが、様々なプロセスパラメータおよび/またはその他の任意成分を使用するガラス製造プロセスと同じであることが確保されるという前提の下で、前記M値を有するガラス製品は、固体介在物および気体介在物の含有量が少なく、厚さ範囲が小さく、反りが少ない。
【0019】
好ましくは、本発明のガラス製品はガラス基材である。
【0020】
さらに、本発明に記載の経験式(II)によって計算されるK値が約7.0以下であるガラス製品(特にガラス基材)は、例えば、塗膜の欠陥の減少、ディスプレイ効果の改善、および破壊靭性の増加といったより良い特性を有する。
【0021】
なおさらなる実施形態において、製造方法の、1)融解した透明なガラスを形成するステップ、および/または2)融解した透明なガラスを均一にするステップに、超音波処理を導入することによって、得られた融解したガラス中の成分がより均一に分散し、結果として、成形したガラス基材中の固体介在物および気体介在物の数がさらに少なくなり、厚さ範囲および反りがさらに小さくなる。超音波処理は1回以上実施することができる。複数の超音波処理を実施する場合、各超音波処理の間の時間間隔は、泡の浮上および吸収が可能になる時間であるべきである。
【0022】
なおさらなる実施形態において、超音波処理中に1つ以上のロッドを融解したガラスに挿入する。ロッドがない場合と比べて、超音波処理中にロッドを融解したガラスに挿入することで、融解ガラスの保持容器中により多くの微小循環空間が形成されやすくなり、それにより固体介在物および/または気体介在物のそれぞれの衝突確率が増加する。超音波処理中にロッドを融解したガラスに挿入することで、融解したガラス中の固体介在物および/または気体介在物の大きさが減少しやすくなり、融解したガラスの外へ固体介在物および/または気体介在物が上方に向かって浮上するという利点もある。したがって、超音波処理中にロッドを融解したガラスに挿入することで、ガラス製品中の固体介在物および気体介在物の数が減少しやすくなる。
【0023】
いくつかの態様では、本発明は、ガラス製品を調製するためのSiO
2、Al
2O
3、B
2O
3、CaO、MgOおよびSrOを含む組成物であって、
約100重量部のSiO
2に対して、Al
2O
3の含有量が約20〜約35重量部であり、B
2O
3の含有量が約10〜約22重量部であり、CaOの含有量が約4〜約17重量部であり、MgOの含有量が約0〜約10重量部であり、およびSrOの含有量が約0.8〜約14重量部であり、ならびに
前記組成物は、以下の経験式(I):
M=0.13×wt(B
2O
3)×wt(B
2O
3)+0.42×wt(CaO)+0.55×wt(MgO)+0.75×wt(SrO)−0.05×wt(Al
2O
3)×wt(Al
2O
3) 式(I)
(式中、wt(B
2O
3)は、約100重量部のSiO
2に対するB
2O
3の重量部を示し、
wt(CaO)は、約100重量部のSiO
2に対するCaOの重量部を示し、
wt(MgO)は、約100重量部のSiO
2に対するMgOの重量部を示し、
wt(SrO)は、約100重量部のSiO
2に対するSrOの重量部を示し、および
wt(Al
2O
3)は、約100重量部のSiO
2に対するAl
2O
3の重量部を示す)
によって計算されるM値が約1〜約10である、組成物に関する。
【0024】
いくつかの態様では、本発明は、本発明の組成物から製造されるガラス製品、好ましくはガラス基材も提供する。
【0025】
他の態様では、本発明は、SiO
2、Al
2O
3、B
2O
3、CaO、MgOおよびSrOを含むガラス製品であって、
約100重量部のSiO
2に対して、Al
2O
3の含有量が約20〜約35重量部であり、B
2O
3の含有量が約10〜約22重量部であり、CaOの含有量が約4〜約17重量部であり、MgOの含有量が約0〜約10重量部であり、およびSrOの含有量が約0.8〜約14重量部であり、ならびに
前記ガラス製品は、以下の経験式(I):
M=0.13×wt(B
2O
3)×wt(B
2O
3)+0.42×wt(CaO)+0.55×wt(MgO)+0.75×wt(SrO)−0.05×wt(Al
2O
3)×wt(Al
2O
3) 式(I)
(式中、wt(B
2O
3)は、約100重量部のSiO
2に対するB
2O
3の重量部を示し、
wt(CaO)は、約100重量部のSiO
2に対するCaOの重量部を示し、
wt(MgO)は、約100重量部のSiO
2に対するMgOの重量部を示し、
wt(SrO)は、約100重量部のSiO
2に対するSrOの重量部を示し、および
wt(Al
2O
3)は、約100重量部のSiO
2に対するAl
2O
3の重量部を示す)
によって計算されるM値が約1〜約10である、ガラス製品に関する。好ましくは、ガラス製品はガラス基材である。
【0026】
いくつかの好ましい態様では、本発明のガラス基材は、以下の経験式(II):
K=1.5×(X/Y)−1.8×D+0.22×H+1.8×N 式(II)
(式中、X/Yは、1.02〜1.24の値を有する前記ガラス基材の長さ−幅比を示し、Dは前記ガラス基材の厚みをミリメートル(mm)で示した数値を示し、Hは前記ガラス基材の厚さ範囲をマイクロメートル(μm)で示した数値を示し、ならびにNは前記ガラス基材のキログラム(Kg)あたりの数で表した固体介在物および気体介在物の合計数を示す値を示す)
によって計算されるK値が約7.0以下である。
【0027】
当該技術分野では、ガラス基材の厚み(D)は、通常、0.2〜0.7mmである。ガラス基材の厚さ範囲(H)は、好ましくは22μm以下、より好ましくは20μm以下、さらに好ましくは18μm以下である。ガラス基材中の固体介在物および気体介在物の合計数は、好ましくは0.5/Kg以下、より好ましくは0.4/Kg以下、さらに好ましくは0.3/Kg以下である。
【0028】
さらに他の態様では、本発明のガラス製品は、
1)融解を含むプロセスによって、原料の形態の成分を、融解した透明なガラスに調製するステップ;
2)融解した透明なガラスを均一にするステップ;および
3)均一にした融解した透明なガラスを冷却し、成型するステップ
を含む方法によって製造され、
ステップ1)およびステップ2)のいずれかまたは両方は、超音波処理を含む。さらなる実施形態において、超音波処理中に1つ以上のロッドを融解したガラスに挿入する。
【0029】
いくつかの実施形態において、約100重量部のSiO
2に対して、Al
2O
3の含有量は約25〜約30重量部である。いくつかの実施形態において、約100重量部のSiO
2に対して、B
2O
3の含有量は約15〜約18重量部である。いくつかの実施形態において、約100重量部のSiO
2に対して、CaOの含有量は約10〜約14重量部である。いくつかの実施形態において、約100重量部のSiO
2に対して、MgOの含有量は約1〜約5重量部であり、好ましくは約1.8〜約3重量部である。いくつかの実施形態において、約100重量部のSiO
2に対して、SrOの含有量は約1.1〜約1.5重量部である。
【0030】
いくつかの実施形態において、本発明に係るガラス製品を調製するための組成物および/またはガラス製品は、さらにSnO
2を含む。さらなる実施形態において、約100重量部のSiO
2に対して、SnO
2の含有量は約0.1〜約0.8重量部である。さらなる好ましい実施形態において、約100重量部のSiO
2に対して、SnO
2の含有量は約0.2〜約0.7重量部である。
【0031】
いくつかの実施形態において、本発明に係るガラス製品を調製するための組成物および/またはガラス製品は、さらにBaOを含む。さらなる実施形態において、約100重量部のSiO
2に対して、BaOの含有量は約0〜約4重量部である。さらなる好ましい実施形態において、約100重量部のSiO
2に対して、BaOの含有量は約0.5〜約3重量部である。
【0032】
いくつかの実施形態において、本発明に記載のM値は、好ましくは約3〜約8、より好ましくは約5〜約7である。
【0033】
いくつかの実施形態において、本発明に記載のK値は、好ましくは6.5以下、より好ましくは約6.0以下、最も好ましくは約5.5以下である。
【0034】
いくつかの実施形態において、超音波処理は、約50〜約60W/Lの平均音響エネルギー密度を有する超音波を使用して実施する。いくつかの実施形態において、超音波処理は、約25〜約40kHzの超音波周波数を有する超音波を使用して実施する。
【0035】
いくつかの実施形態において、超音波処理は、約1000〜約1500℃、好ましくは約1100〜約1400℃、より好ましくは約1200〜約1300℃の温度で実施する。
【0036】
いくつかの実施形態において、各超音波処理の継続時間は、独立して、約3〜約60分、好ましくは約5〜約50分、より好ましくは約10〜約40分、最も好ましくは約15〜約30分である。
【0037】
複数の超音波処理を使用する場合、各超音波処理の間の時間間隔は、独立して、1〜20分、好ましくは2〜15分、さらに好ましくは5〜10分である。
【0038】
いくつかの実施形態において、ロッドは円柱ならびに/または角柱(例えば、三角柱、四角柱、五角柱、六角柱および/もしくは八角柱)である。いくつかの実施形態において、ロッドの直径または呼び径は、約10〜約30ミリメートルである。さらなる実施形態において、円柱の直径もしくは呼び径または角柱の外接円の直径もしくは呼び径は、約10〜約30ミリメートルである。
【0039】
いくつかの実施形態において、ロッドは、融解したガラスに不純物を与えない不活材料から作製されている。さらなる実施形態において、ロッドはPtおよび/またはRhを含む材料から作製されている。
【0040】
複数のロッドを使用する場合、各ロッドの間隔は特に限定しない。各ロッドの間隔は、等しくても等しくなくてもよい。例えば、各ロッドの間隔は、独立して、約10〜約50mmである。いくつかの実施形態において、複数のロッドはアレイ状に配置される。
【0041】
本明細書に記載の固体介在物は粒子状固形物を含む。本明細書に記載の気体介在物は気泡を含む。
【0042】
本明細書に記載の「厚さ範囲」(thickness range)という用語は、特定の元来のシートサイズ(例えば1100×1250mm)における、マイクロメートル(μm)で示した最大厚み値と最小厚み値との差を指す。当該技術分野では、ガラス基材の厚み(D)は、概して、0.2〜0.7mmである。
【0043】
本明細書に記載の「反り」(warpage)という用語は、
1)大理石の水平な台を備えた反り測定装置を準備し、台の上には仮想の基準水平面があり;
2)大理石の水平な台上に複数の固定位置を選択し、固定位置における大理石の水平な台からの仮想の基準水平面の高さを測定し、その高さをH1として記録し;
3)大理石の水平な台上にガラス基材のシート全体を置き、固定位置における仮想の基準水平面からガラス基材の上面の高さを測定し、その高さをH2として記録し;
4)H1をH2に加えて、固定位置における実際の高さを得て;および
5)固定位置における実際の高さの最大値から最小値を引いて(すなわち範囲)、ミリメートル(mm)で示した反りを得る、
反り試験手順に従って測定される反り程度を指し、
ここで仮想の基準水平面は、大理石の水平な台を修正するために提供され、H2はH1より大きいものであるべきである。
【0044】
いくつかの実施形態において、得られたガラス基材の反りは、本発明に規定されるガラス成分を使用することによって、約0.05mm以下であり得る。いくつかの実施形態において、得られたガラス基材の反りは、超音波処理を含む調製方法を使用することによって、約0.04mm以下であり得る。いくつかの実施形態において、得られたガラス基材の反りは、超音波処理およびロッドの挿入を含む調製方法を使用することによって、約0.03mm以下、好ましくは0.02mmであり得る。
【0045】
「ガラス基材」および「ガラス板」という用語は、本明細書では互換可能に使用する。
【0046】
いくつかの実施形態において、本発明の方法は、粒子サイズを制御する、粒子形状を制御する、耐火性の不純物および/または薄層帯電を減少させる、当該技術分野で公知の方法を、所望によりさらに使用してもよい。
【0047】
いくつかの実施形態において、本発明のガラス製品を調製するための方法は、オーバーフローダウンドロー法、スロットダウンドロー法、再絞り加工法、またはステップ1)〜3)を含むフロート法である。
【0048】
いくつかの実施形態において、本発明のガラス基材中の固体介在物および気体介在物の合計数は、約0.25/ガラスKg以下、好ましくは約0.22/ガラスKg以下、さらに好ましくは約0.18/ガラスKg以下である。
【0049】
いくつかの実施形態において、本発明のガラス基材中の気体介在物の合計数は、約0.23/ガラスKg以下、好ましくは約0.21/ガラスKg以下、より好ましくは約0.20/ガラスKg以下、さらに好ましくは約0.18/ガラスKg以下、より一層好ましくは約0.16/ガラスKg以下である。
【0050】
いくつかの実施形態において、本発明のガラス基材中の固体介在物の合計数は、約0.02/ガラスKg以下、好ましくは約0.01/ガラスKg以下である。
【0051】
本明細書で使用する数値に関する「約」という用語は、数値のプラスまたはマイナス10%以下、好ましくは5%以下、より好ましくは2%以下、さらに好ましくは1%以下を意味し、最も好ましくは数値そのものを指す。例えば、約100重量部のSiO
2は、100±10重量部、好ましくは100±5重量部、より好ましくは100±2重量部、さらに好ましくは100±1重量部、最も好ましくは100重量部のSiO
2である。
【0052】
本発明において、X/Yで示されるガラス基材の長さ−幅比は、ガラス基材の幅に対する長さの比を指す。本発明に記載の長さ−幅比の値を有しないガラス基材については、初めに、本明細書に記載の長さ−幅比の値を有するガラス基材に切り分けてもよく、その後、K値を計算してもよい。
【0053】
ガラス基材の長さ、幅、厚みおよび厚さ範囲、ガラスのKgあたりの固体介在物および泡の数、ならびにガラス基材の反りは、当該技術分野で通常使用する測定方法によって測定する。例えば、長さおよび幅は、マイクロメーターおよび/またはカリパスによって測定し、厚みは、マイクロメーターおよび/または画像測定装置によって測定し、固体介在物および/または気体介在物の数は、表面検査機または手動のサンプリング等の方法によって測定し、反りは、隙間ゲージまたは反り測定装置(レーザ測距等)によって測定する。
【0054】
本発明は、本明細書に記載のガラス製品(特にガラス基材)を含むディスプレイデバイスも提供する。好ましくは、ディスプレイデバイスは、ディスプレイスクリーン、テレビ、タッチスクリーン、フラットパネルディスプレイ等のフラットパネルディスプレイデバイス、ポータブルディスプレイデバイス、および携帯電話等のコミュニケーションデバイスである。
【0055】
本発明は、ディスプレイデバイスを製造するためのガラス製品(特にガラス基材)の使用をさらに提供する。
【0056】
当該調製プロセスにおいて、本発明に記載の経験式(I)によって計算されるM値が約1〜約10、好ましくは、約3〜約8、さらに好ましくは約5〜約7である組成物およびガラス製品(特にガラス基材)は、固体介在物および気体介在物の含有量が少なく、厚さ範囲が小さく、反りが少ない。本発明に記載の経験式(II)によって計算されるK値が約7.0以下、好ましくは約6.5以下、さらに好ましくは約6.0以下、最も好ましくは約5.5以下であるガラス製品(特にガラス基材)は、例えば、塗膜の欠陥の減少、ディスプレイ効果の改善、および破壊靭性の増加といった、より良い特性を有する。したがって、本発明のガラス製品(特にガラス基材)を含むディスプレイデバイスは、例えばより良好な収率といった、より良い特性を有する。
【実施例】
【0057】
本発明の有益な効果を以下の実施例によって説明する。当業者は、これらの実施例が単なる例示に過ぎず、限定するものではないことを認識するであろう。これらの実施例は、いかなる場合も本発明の範囲を限定することを意図していない。以下の実施例に記載の実験的方法は、他に断りがない限り通常の方法であり、試薬および材料は、他に断りがない限り市販されている。
【0058】
ガラス製品の調製の一般的方法
1)原材料の形態の所定量の成分を混合して、混合物を得た。混合物を約1400〜約1600℃の間の温度に加熱して、融解した透明なガラスを得た。その後、(行う場合は)超音波処理を行い、(挿入する場合は)アレイ状に配置したロッドを融解したガラスに超音波処理中に挿入した。融解したガラスを20分間放置した。
【0059】
2)融解した透明なガラスを攪拌することで均一にした。その後、(行う場合は)超音波処理を行い、(挿入する場合は)アレイ状に配置したロッドを融解したガラスに超音波処理中に挿入した。融解したガラスを20分間放置した。
【0060】
3)均一にした融解した透明なガラスをオーバーフローダウンドロー法によってガラス基材に調製した。その後、ガラス基材をアニールし、所望の大きさに切り分けた。
【0061】
得られたガラス基材の固体介在物および気体介在物の数、厚さ範囲および反りを測定した。
【0062】
実施例に記載の成分SiO
2、Al
2O
3、B
2O
3、CaO、MgO、SrO、SnO
2およびBaOは全て市販されている。実施例に記載の固体介在物および気体介在物の数は、Schenck表面検査機で測定した。実施例に記載の厚さ範囲は、SWT測定装置で測定した。実施例に記載の反りは、EXCEL反り測定装置で測定した。
【0063】
実施例1〜7および比較例1〜5:ガラスにおける様々な成分およびそれらの含有量が関連特性に与える影響
【0064】
【表1】
【0065】
実施例1〜7および比較例1〜5では、使用した融解温度および成分の重量部は異なっていた。本発明に規定される重量部の範囲内にある量の成分SiO
2、Al
2O
3、B
2O
3、CaO、MgOおよびSrOを含む実施例1〜7のガラス基材は、それぞれ、5.49、2.56、6.17、7.68、6.10、6.10および5.34のM値を有し、実施例1および7は、SnO
2およびBaOを含まず、実施例2〜5はさらにSnO
2を含み、実施例6はさらにSnO
2およびBaOを含んだ。しかしながら、本発明に規定される重量部の範囲内にない量の成分SiO
2、Al
2O
3、B
2O
3、CaO、MgOおよびSrOを含む比較例1〜5のガラス基材は、それぞれ、−35.3、75.23、7.42、8.58および5.80のM値を有し、比較例3〜5のM値は、本発明に規定される範囲にあったが、CaO、MgOおよびSrOの含有量は、本発明に規定される範囲内になかった。比較例1〜5のガラス基材は、より多くの固体介在物および気体介在物、ならびにより大きい厚さ範囲および反りを有した。実施例1〜7のガラス基材は、比較例1〜5より少ない固体介在物および気体介在物ならびに小さい厚さ範囲および反りを有した。
【0066】
実施例1〜7のガラス基材について、本発明に規定される範囲内にある1.18、1.2、1.24、1.16、1.13、1.24および1.24の長さ−幅比をそれぞれ選択して(元来のシートの長さ−幅比が本発明に規定される1.02〜1.24の範囲内にない場合、シートをこの範囲の値に切断するべきである)、K値を計算した。結果を表2に示す。表2の実施例1〜7のM値、ガラス基材の厚みD(mm)、ガラス基材の厚さ範囲H(μm)、ならびに(ガラスのKgあたりの)固体介在物および気体介在物の数Nは、表1の対応するデータに由来する。
【0067】
【表2】
【0068】
表2から分かるように、実施例1〜7のガラス基材のM値は、本発明に規定される範囲内にある。実施例1〜5のガラス基材のK値は、全て、7未満(それぞれ、4.53、4.61、4.23、4.84および5.11)であり、何れも本発明に規定される範囲内にある。実施例6および7のガラス基材のK値は両方とも7より大きく(それぞれ、7.01および7.10)、本発明に規定される範囲内にない。言い換えれば、実施例1〜5のガラス基材は、M値およびK値が全て、本発明に規定される範囲内にあり、実施例6および7のガラス基材は、M値が本発明に規定される範囲内にあるが、K値が本発明に規定される範囲内にない。
【0069】
実施例8〜11:超音波処理およびロッドの存在の影響
実施例1および比較例1と同じ組成物、含有量および融解温度を使用して、超音波処理およびロッドが、ガラス基材の固体介在物および気体介在物の数、厚さ範囲および反りに与える影響を調査した。
【0070】
実施例8および9の成分、含有量および融解温度は、実施例1のそれらと同じであり、実施例10および11の成分、含有量および融解温度は、比較例1のそれらと同じである。
【0071】
【表3】
【0072】
表3から分かるように、本発明に規定される範囲内にあるM値を有する実施例1のガラス基材(M値が5.49)に比べて、実施例8の超音波処理操作後に得られるガラス基材は、固体介在物および気体介在物の数、厚さ範囲および反りについて、より良い性能を有する。実施例9のアレイ状に配置されたロッドを挿入するさらなる操作の後、得られたガラス基材の固体介在物および気体介在物の数、厚さ範囲および反りは、さらに改善する。
【0073】
同様に、本発明に規定される範囲内にないM値を有する比較例1のガラス基材(M値が−35.3)に比べて、実施例10の超音波処理操作後に得られるガラス基材は、固体介在物および気体介在物の数、厚さ範囲および反りについて、より良い性能を有する。実施例11のアレイ状に配置されたロッドを挿入するさらなる操作の後、得られたガラス基材の固体介在物および気体介在物の数、厚さ範囲および反りは、さらに改善する。
【0074】
破壊靭性の試験
実施例1〜7のガラス基材の破壊靭性(K
IC)値をユニバーサルテスターおよびビッカース硬さ試験機を使用して、ASTM E−1820に準拠して、MPa・m
1/2で測定した。結果を表4に示す。表2のデータを、表4のM値およびK値に使用する。
【0075】
【表4】
【0076】
表4から分かるように、実施例1〜5のガラス基材の破壊靭性値は比較的高い(それぞれ、0.97、0.98、0.96、0.91および0.88)。しかしながら、実施例6〜7のガラス基材の破壊靭性値は比較的低い(それぞれ、0.62および0.65)。すなわち、実施例1〜5のガラス基材は、実施例6〜7のガラス基材より良好な破壊靭性を有する製品である。
【0077】
前述のように、実施例1〜5のガラス基材は、M値およびK値が全て、本発明に規定される範囲内にあり、実施例6および7のガラス基材は、M値が本発明に規定される範囲内にあるが、K値が本発明に規定される範囲内にない。
【0078】
したがって、本発明に記載するように、M値とK値の両方が本発明に規定される範囲内にあるガラス基材は、より良い性能を有する製品であり、本発明に記載するように、M値は本発明に規定される範囲内にあるが、K値は本発明に規定される範囲にないガラス基材は、比較的劣った性能を有する製品である。
【0079】
均等物
前述の実施例は、本発明の単なる例示であり、本発明の範囲を限定するものではないと考えられるべきである。本発明の原理から逸脱することなく、前述の詳細な説明および本発明の実施例に記載の内容に対して多くの改変および変形を施すことができる。このような改変および変形は全て本出願によって包含される。