專(zhuān)利名稱(chēng)：顯示器用的基板玻璃的組成的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)一種顯示器用的基板玻璃的組成，即硼鋁硅酸鹽玻璃配方，特指一種可用于生產(chǎn)平面顯示器玻璃基板，特別是用于液晶顯示器(LCD)玻璃基板的玻璃的組成。
背景技術(shù)：
眾所周知，顯示器可謂計(jì)算機(jī)部件中最重要的輸出設(shè)備，它的作用就是將主機(jī)發(fā)出的電信號(hào)經(jīng)一系列處理后轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，最終將文字、圖形顯示出來(lái)。
顯示器按其工作原理來(lái)分，比較常見(jiàn)的是陰極射線的管顯示器(CRT)和液晶顯示器(LCD)，此外還有等離子體顯示器(PDP)、真空熒光顯示器(VFD)等，然而，等離子體顯示器(PDP)、真空熒光顯示器(VFD)是新一代顯示器的代表，但是由于技術(shù)未臻成熟，因此尚未普及。
顯示器依據(jù)制造材料和技術(shù)的不同可分為陰極射線管顯示器(CRT)、等離子顯示器(PDP)、發(fā)光二極管顯示器(LED)、場(chǎng)致發(fā)光顯示器(ELD)、液晶顯示器(LCD)、電致變色顯示器(ECD)和電泳顯示器(EPID)等類(lèi)型。
其中彩色CRT(CathodeRayTube，陰極射線管)顯示器又分為蔭罩式CRT和電壓穿透式CRT。蔭罩式CRT顯示器就是我們最常見(jiàn)的顯示器，利用電子槍與熒光屏之間有一用以形成柵孔或柵條的金屬蔭罩板而得名。雖然蔭罩式CRT顯示器比較耗電而且體積大，但價(jià)格相對(duì)便宜、使用壽命較長(zhǎng)，而且顯示效果也不錯(cuò)。
雖然陰極射線管顯示器的綜合性能不錯(cuò)，但是它仍有一些與生俱來(lái)的缺點(diǎn)，如體積龐大、耗電量大、輻射較強(qiáng)、容易受磁化等。然而，上述這些缺點(diǎn)是由陰極射線管顯示器的工作原理造成的，不可能從根本上予以改變，只能進(jìn)行后續(xù)的修補(bǔ)改進(jìn)，或在問(wèn)題發(fā)生后再另行解決，為了解決上述各種缺陷，便發(fā)展出平面顯示器。
所謂的平面顯示器是泛指非映像管(CRT)式的其它顯示器，但就產(chǎn)品技術(shù)差異而言，它包含有電漿顯示器(PDP)、液晶顯示器(LCD)、有機(jī)電激發(fā)光顯示器(OLED)、真空熒光顯示器(VFD)、場(chǎng)效發(fā)射顯示器(FED)及微型顯示器(MicroDisplay)等多種類(lèi)型。
液晶顯示器具有下述優(yōu)點(diǎn)1、結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品體積小傳統(tǒng)顯示器由于使用CRT，必須通過(guò)電子槍發(fā)射電子束到屏幕，因而顯像管的管頸不能做得很短，當(dāng)屏幕增大時(shí)，也必然增大整個(gè)顯示器的體積。TFT液晶顯示器通過(guò)顯示屏上的電極控制液晶分子狀態(tài)來(lái)達(dá)到顯示目的，即使屏幕加大，它的體積也不會(huì)成正比的增加(只增加尺寸而不增加厚度，可以讓使用者更節(jié)省空間)，而且在重量上比相同顯示面積的傳統(tǒng)顯示器要輕得多。同時(shí)TFT液晶顯示器由于功耗只在于電極和驅(qū)動(dòng)的集成電路上，因而耗電量比傳統(tǒng)顯示器也要小得多。
2、幅射和電磁波干擾小傳統(tǒng)顯示器由于采用電子槍發(fā)射電子束，在打到屏幕上后會(huì)產(chǎn)生幅射，盡管現(xiàn)有產(chǎn)品在技術(shù)上有很大的提高，把幅射損害降到最小，但不可能根除。在這一點(diǎn)上，TFT液晶顯示器具有先天的優(yōu)勢(shì)，它根本沒(méi)有幅射可言。至于電磁波的干擾，TFT液晶顯示器只有來(lái)自驅(qū)動(dòng)電路的少量電磁波，只要將外殼嚴(yán)格密封即可排除電磁波外泄，而傳統(tǒng)顯示器為了散熱，不得不將外殼鉆上散熱孔，所以電磁波干擾就不可避免了。所以液晶顯示器有稱(chēng)為冷顯示器或環(huán)保顯示器。
3、平面直角和分辨率高
TFT液晶顯示器一開(kāi)始就使用純平面的玻璃板，其平面直角的顯示效果比傳統(tǒng)顯示器看起來(lái)好得多。不過(guò)在分辨率上，TFT液晶顯示器理論上可提供更高的分辨率，但實(shí)際顯示效果卻差得多，因?yàn)樗嬖谝粋€(gè)最佳分辨率的問(wèn)題。而傳統(tǒng)顯示器在較好顯示卡的支持下可以達(dá)到完美的顯示效果。
4、附設(shè)選擇空間大現(xiàn)在很多液晶顯示器都內(nèi)建了USB Hub接口，隨著平面式音箱等的問(wèn)世，液晶顯示器內(nèi)置音箱或麥克風(fēng)也會(huì)成為主流，各種附設(shè)使液晶顯示器有更大的選擇空間。
總之，液晶顯示器(LCD)比傳統(tǒng)的CRT顯示器，有著圖像不失真、無(wú)閃爍、無(wú)輻射、輕、薄等利于健康和環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，使其較傳統(tǒng)顯示器具有更好的發(fā)展空間。
液晶顯示器是以液晶材料為基本組件，由于液晶是介于固態(tài)和液態(tài)之間，不但具有固態(tài)晶體光學(xué)特性，又具有液態(tài)流動(dòng)特性，所以已經(jīng)可以說(shuō)是一個(gè)中間相。而要了解液晶的所產(chǎn)生的光電效應(yīng)，液晶的粘性和彈性從流體力學(xué)的觀點(diǎn)來(lái)看，可說(shuō)是一個(gè)具有排列性質(zhì)的液體，依照作用力量不同的方向，應(yīng)該有不同的效果。
此外，液晶除了有粘性的反應(yīng)外，還具有彈性的反應(yīng)，它們都是對(duì)于外加的力量，呈現(xiàn)了方向性的效果。也因此光線射入液晶物質(zhì)中，必然會(huì)按照液晶分子的排列方式行進(jìn)，產(chǎn)生了自然的偏轉(zhuǎn)現(xiàn)像。至于液晶分子中的電子結(jié)構(gòu)，都具備著很強(qiáng)的電子共軛運(yùn)動(dòng)能力，所以當(dāng)液晶分子受到外加電場(chǎng)的作用，便很容易的被極化產(chǎn)生感應(yīng)偶極性(induceddipolar)，這也是液晶分子之間互相作用力量的來(lái)源。
一般電子產(chǎn)品中所用的液晶顯示器，就是利用液晶的光電效應(yīng)，通過(guò)外部的電壓控制，再通過(guò)液晶分子的折射特性，以及對(duì)光線的旋轉(zhuǎn)能力來(lái)獲得亮暗情況(或者稱(chēng)為可視光學(xué)的對(duì)比)，進(jìn)而達(dá)到顯像的目的。
液晶顯示器，英文通稱(chēng)為L(zhǎng)CD(Liquid Crystal Display)，是屬于平面顯示器的一種，是依靠外部光源照明的平面顯示裝置，主要由二片玻璃基板及液晶等構(gòu)成，依驅(qū)動(dòng)方式來(lái)分類(lèi)可分為靜態(tài)驅(qū)動(dòng)(Static)、單純矩陣驅(qū)動(dòng)(Simple Matrix)以及主動(dòng)矩陣驅(qū)動(dòng)(Active Matrix)三種。
其中，單純矩陣型又可分為扭轉(zhuǎn)式向列型(Twisted Nematic；TN)、超扭轉(zhuǎn)式向列型(Super Twisted Nematic；STN)及其它單純矩陣驅(qū)動(dòng)液晶顯示器。
而主動(dòng)矩陣型大致可區(qū)分為薄膜式晶體管型(Thin Film Transistor；TFT)及二端子二極管型(Metal/Insulator/Metal；MIM)二種方式。
目前在市場(chǎng)上常見(jiàn)的LCD有超扭轉(zhuǎn)向列型(STN)及薄膜晶體管型(TFT)，其中STN型屬于單純矩陣尋址方式，而TFT型屬于主動(dòng)矩陣尋址方式，由于顯示效果比STN型更好，尤為市場(chǎng)上的主流。TFT型又常被分為非晶硅型(a-Si)及更先進(jìn)的多晶硅型(poly-Si)等二種構(gòu)型。
LCD用的玻璃基板配合上述技術(shù)進(jìn)程，而有各種組成、制造方式及特性上的區(qū)別。STN型一般使用堿石灰玻璃，TFT型則使用無(wú)堿硼鋁硅酸鹽玻璃。
美國(guó)專(zhuān)利第5,811,361號(hào)、第5,851,939號(hào)、第6,329,310號(hào)等提到了作為T(mén)FT型LCD用的基板玻璃所必須具備下述的基本物理特性1、為了減少基板玻璃在TFT制程溫度下，因熱脹冷縮造成的熱震破壞，玻璃的熱膨脹系數(shù)必須足夠低，一般需低于40×10-7/℃。
2、應(yīng)減少基板玻璃在TFT制程溫度下，因再熱致密化引起的體積收縮和尺寸不安定性。具體要求是玻璃的應(yīng)變點(diǎn)溫度應(yīng)高于650℃。
3、為了適應(yīng)大尺寸基板玻璃輕量化的要求，玻璃的密度必須足夠低，一般需低于2.6(g/cm3)。
因此，為了生產(chǎn)符合上述基本需求的基板玻璃，現(xiàn)今常以熔融溢流法及浮式法等成型方式制造基板玻璃。然而，由于成型方式的需求，更衍生出對(duì)基板玻璃特性的進(jìn)一步要求如下1、基板玻璃的液相溫度必須足夠低，以免在成型過(guò)程中失透或析晶，影響到玻璃之外觀品質(zhì)。液相溫度一般需低于1200℃。
2、基板玻璃的氣泡含量必須減少，以免在TFT制程中造成斷路等缺陷，或影響到玻璃之外觀品質(zhì)。一般需要每公斤基板玻璃中泡徑在0.5-1.0mm內(nèi)的氣泡數(shù)目少于20個(gè)。
隨著多晶硅型(poly-Si)TFT-LCD等次世代制程或產(chǎn)品需求的擴(kuò)大，且為了適應(yīng)poly-Si制程更高的精密度，對(duì)基板玻璃基本物理特性的要求，除了上述已經(jīng)提及的部分之外，更進(jìn)一步衍生出以下的要求1、熱膨脹系數(shù)繼續(xù)降低，一般需低于34×10-7/℃，除了減少熱震破壞，更希望與硅質(zhì)驅(qū)動(dòng)組件接近，以便日后驅(qū)動(dòng)組件電路直接制作在基板上(chip-on-glass)時(shí)，減少玻璃和硅質(zhì)間因熱膨脹系數(shù)失配引起的電路破壞。
2、poly-SiTFT制程中，光學(xué)微影的精密度提升，電路線徑變窄，因此應(yīng)變點(diǎn)溫度應(yīng)再提高，最好高于665℃，以減少因再熱致密化引起的體積收縮和尺寸不安定性，減輕曝光顯影過(guò)程中的對(duì)焦失準(zhǔn)現(xiàn)象。
3、為了適應(yīng)第五世代以上(1100mm×1250mm)玻璃基板的制造、搬運(yùn)等的要求，玻璃基板需盡可能輕量化，因此，玻璃的密度需降低，一般需低于2.4(g/cm3)。
由于液晶顯示器需求日漸殷切，然而，用于顯示器的基板玻璃仍具有上述各種物理特性需克服，如玻璃的熱膨脹系數(shù)需低于40×10-7/℃、玻璃的應(yīng)變點(diǎn)溫度應(yīng)高于650℃、玻璃的密度必須低于2.6(g/cm3)、液相溫度需低于1200℃、每公斤基板玻璃中泡徑在0.5-1.0mm內(nèi)的氣泡數(shù)目少于20個(gè)等物理特性需克服。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供一種顯示器用的基板玻璃的組成，通過(guò)特定比例的氧化硅(SiO2)、氧化鋁(Al2O3)、氧化硼(B2O3)、氧化鎂(MgO)、氧化鈣(CaO)、氧化鍶(SrO)、氧化鋇(BaO)、氧化鋅(ZnO)、氧化鋯(ZrO2)、氧化砷(As2O3)、氧化銻(Sb2O3)、氧化錫(SnO2)及氧化鈰(CeO2)，能適應(yīng)平面顯示器基板玻璃的各種需求，且符合更嚴(yán)苛物理特性的要求，如熱膨脹系數(shù)低于34×10-7/℃、應(yīng)變點(diǎn)溫度高于665℃、玻璃的密度低于2.4(g/cm3)等，達(dá)到符合平面顯示器基板玻璃的各種需求的目的。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種顯示器用的基板玻璃的組成，其特征是它包含按重量百分比計(jì)的56.0％-64.0％的氧化硅、14.0％-19.0％的氧化鋁、7.5％-14.0％的氧化硼、0-4.0％的氧化鎂、3.0％-10％的氧化鈣、0-6.0％的氧化鍶、0-10％的氧化鋇、0-1.0％的氧化鋅、0-1.0％的氧化鋯、0-2.0％的氧化砷、0-1.0％的氧化銻、0-1.0％的氧化錫及0-1.0％的氧化鈰；其中該氧化硅與氧化鋁的總和超過(guò)71.0％，氧化鋁與氧化硼的比例介于1.0與2.1％之間，氧化鎂和/或氧化鈣的總和介于3.0％-10％之間，氧化鍶和/或氧化鋇的總和介于0-13.0％之間，氧化砷與氧化銻、氧化錫、氧化鈰的總和介于0.3％-2.0％之間。
它包含按重量百分比計(jì)的56.0％-60的氧化硅、14.0％-18.0％的氧化鋁、7.5％-14.0％的氧化硼，0-2.0％的氧化鎂、3.0％-7.0％的氧化鈣、1.0％-6.0％的氧化鍶、2.0％-10％的氧化鋇、0-1.0％的氧化鋅、0-1.0％的氧化鋯、0-2.0％的氧化砷、0-1.0％的氧化銻、0-1.0％的氧化錫及0-1.0％的氧化鈰；其中該氧化硅與氧化鋁的總和超過(guò)71.0％，該氧化鋁與氧化硼的比例介于1.0與2.1％之間，該氧化鎂和/或氧化鈣的總和介于3.0％-7.0％之間，氧化鍶和/或氧化鋇的總和介于4.0％-13.0％之間，氧化砷與氧化銻、氧化錫、氧化鈰的總和介于0.3％-2.0％之間。該玻璃的熱膨脹系數(shù)低于40×10-7/℃、應(yīng)變點(diǎn)溫度高于650℃、密度低于2.6g/cm3、液相溫度低于1200℃、每公斤基板玻璃中泡徑在0.5-1.0mm內(nèi)的氣泡數(shù)目少于20個(gè)。該玻璃基板是TFT-LCD的玻璃基板。
它包含按重量百分比計(jì)的組成分別為60-64.0％的氧化硅、15.0％-19.0％的氧化鋁、9.5％-13.0％的氧化硼、0-4.0％的氧化鎂、3.0％-10％的氧化鈣、0-3.0％的氧化鍶、0-2.0％的氧化鋇、0-1.0％的氧化鋅、0-1.0％的氧化鋯、0-2.0％的氧化砷、0-1.0％的氧化銻、0-1.0％的氧化錫及0-1.0％的氧化鈰；其中該氧化硅與氧化鋁的總和超過(guò)76.0％，氧化鋁與氧化硼的比例介于1.3與1.8％之間，氧化鎂和/或氧化鈣的總和介于5.0％-10％之間，氧化鍶和/或氧化鋇的總和介于0-4.5％之間，氧化砷與氧化銻、氧化錫、氧化鈰的總和介于0.3％-2.0％之間。
該玻璃的熱膨脹系數(shù)低于34×10-7/℃、應(yīng)變點(diǎn)溫度高于665℃、密度低于2.4g/cm3、液相溫度低于1200℃、每公斤基板玻璃中泡徑在0.5-1.0mm內(nèi)的氣泡數(shù)目少于20個(gè)。
該玻璃基板包括多晶硅型TFT-LCD次世代制程或產(chǎn)品的TFT-LCD玻璃基板。
通過(guò)特定組成的比例可使所生產(chǎn)的玻璃更符合平面顯示器基板玻璃的各種需求。
下面結(jié)合具體的實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明詳細(xì)說(shuō)明。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的顯示器用的基板玻璃的組成，其組成成分的重量百分比如下(1)56.0％-64.0％的氧化硅(SiO2)；(2)14.0％-19.0％的氧化鋁(Al2O3)；(3)7.5％-14.0％的氧化硼(B2O3)；(4)0-4.0％的氧化鎂(MgO)；(5)3.0％-10％的氧化鈣(CaO)；(6)0-6.0％的氧化鍶(SrO)；
(7)0-10％的氧化鋇(BaO)；(8)0-1.0％的氧化鋅(ZnO)；(9)0-1.0％的氧化鋯(ZrO2)；(10)0-2.0％的氧化砷(As2O3)；(11)0-1.0％的氧化銻(Sb2O3)；(12)0-1.0％的氧化錫(SnO2)；(13)0-1.0％的氧化鈰(CeO2)；其中氧化硅與氧化鋁的總和超過(guò)71.0％，氧化鋁與氧化硼的比例介于1.0與2.1％之間，氧化鎂、氧化鈣的總和介于3.0％-10％之間，氧化鍶、氧化鋇的總和介于0-13.0％之間，氧化砷與氧化銻、氧化錫、氧化鈰的總和介于0.3％-2.0％之間。
由上述本發(fā)明所揭露的玻璃組成，當(dāng)僅具有TFT-LCD玻璃基板所需的基本物理特性時(shí)，其組成成份的重量百分比分別為56.0％-60％的氧化硅，14.0％-18.0％的氧化鋁，7.5％-14.0％的氧化硼，0-2.0％的氧化鎂，3.0％-7.0％的氧化鈣，1.0％-6.0％的氧化鍶，2.0％-10％的氧化鋇，0-1.0％的氧化鋅，0-1.0％的氧化鋯，0-2.0％的氧化砷，0-1.0％的氧化銻，0-1.0％的氧化錫及0-1.0％的氧化鈰，且其中氧化硅與氧化鋁的總和超過(guò)71.0％，氧化鋁與氧化硼的比例介于1.0％與2.1％之間，氧化鎂和氧化鈣的總和介于3.0％-7.0％之間，氧化鍶和氧化鋇的總和介于4.0％-13.0％之間，氧化砷與氧化銻、氧化錫、氧化鈰的總和介于0.3％-2.0％之間。
該等組成的玻璃，其熱膨脹系數(shù)低于40×10-7/℃(30-400℃)，應(yīng)變點(diǎn)溫度高于650℃，密度低于2.6(g/cm3)，液相溫度低于1200℃，每公斤基板玻璃中泡徑在0.5-1.0mm內(nèi)的氣泡數(shù)目少于20個(gè)，滿(mǎn)足TFT-LCD玻璃基板所需的基本物理特性。
以下進(jìn)一步說(shuō)明上述該等組成限制的原因。
氧化硅是玻璃網(wǎng)絡(luò)形成的主體，其較佳的含量為56.0％-60％若氧化硅含量少于56.0％，則所制作出的玻璃熱膨脹系數(shù)太高，且玻璃將容易失透；然而，若氧化硅含量多于60％，將導(dǎo)致玻璃的熔解溫度太高，則很難以一般熔解爐制造，且所制成的玻璃也容易失透。
氧化鋁是用以提高玻璃結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，而較佳的含量是在14.0％-18.0％間。若氧化鋁含量少于14.0％，玻璃將容易失透，也容易受到外界水氣或化學(xué)試劑的侵蝕；然而，若氧化鋁含量多于18.0％，亦將導(dǎo)致玻璃的熔解溫度太高，而不利于以一般熔解爐制造。
因此，氧化硅和氧化鋁共同為構(gòu)成玻璃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的主體，其較佳總和應(yīng)超過(guò)71.0％，若氧化硅與氧化鋁的總和少于71.0％，則玻璃結(jié)構(gòu)將不夠安定，容易失透，也容易受到外界水氣或化學(xué)試劑的侵蝕。
氧化硼是作為助熔劑使用，主要用以降低熔制玻璃時(shí)玻璃膏的粘度，較佳的含量為7.5％-14.0％。若氧化硼含量少于7.5％，則其助熔劑效果即無(wú)法充分發(fā)揮；然而，若氧化硼含量多于14.0％，由于氧化硼的揮發(fā)，不易制成均質(zhì)的玻璃。
由于氧化鋁和氧化硼對(duì)玻璃粘度和熔解溫度都有極大影響，因此其比例范圍應(yīng)有限制。氧化鋁與氧化硼的較佳比例介于1.0與2.1之間，若比例低于1.0％，玻璃膏的粘度太低，玻璃基板將不易成型。若比例高于2.1，玻璃膏的粘度太高，不利于以一般熔解爐制造。
氧化鎂是用以降低熔制玻璃時(shí)玻璃膏的粘度，以減少其中的氣泡或不純物的含量，及調(diào)整玻璃成型性，其較佳的含量是介于0-2.0％間，若氧化鎂含量多于2.0％，則玻璃將容易失透，當(dāng)然也可以不加氧化鎂。
氧化鈣的作用是促進(jìn)玻璃的熔解，及調(diào)整玻璃成型性，其較佳含量是介于3.0％-7.0％間。若氧化鈣含量少于3.0％，將無(wú)法有效降低玻璃的粘度；而若氧化鈣含量多于7.0％，玻璃將容易失透，且熱膨脹系數(shù)會(huì)大幅提高，不利于后續(xù)制程的應(yīng)用。
由此，氧化鎂與氧化鈣的作用是作為助熔劑及調(diào)整玻璃成型性。氧化鎂與氧化鈣的較佳的總含量是介于3.0％-7.0％間，若總含量少于3.0％，將無(wú)法發(fā)揮促進(jìn)玻璃熔解的效果；若總含量多于7.0％，將導(dǎo)致玻璃失透和成型不良，且熱膨脹系數(shù)會(huì)太高。
氧化鍶的作用是作為助熔劑及防止玻璃失透，其較佳含量是在1.0％-6.0％間。若氧化鍶含量少于1.0％，將無(wú)法發(fā)揮助熔劑的效果，且玻璃將容易失透；若氧化鍶含量多于6.0％，玻璃密度會(huì)太高，不利于產(chǎn)品的應(yīng)用。
氧化鋇的作用與氧化鍶相似，其較佳的含量為2.0％-10％，若氧化鋇含量少于2.0％，將無(wú)法發(fā)揮助熔劑的效果，且玻璃將容易失透；然而，若氧化鋇含量多于10％，玻璃密度會(huì)太高，且應(yīng)變點(diǎn)會(huì)大幅降低。
由于氧化鍶與氧化鋇的作用是作為助熔劑及防止玻璃失透，其較佳的總含量是介于4.0％-13.0％間，若總含量少于4.0％，將無(wú)法發(fā)揮促進(jìn)玻璃熔解的效果，且玻璃將容易失透；而若總含量多于13.0％，將導(dǎo)致玻璃密度會(huì)太高。
氧化鋅亦是用以促進(jìn)玻璃的熔解，其較佳含量為0-1.0％，若氧化鋅含量多于1.0％，玻璃將容易失透，當(dāng)然也可以不加氧化鋅。
氧化鋯亦是用以降低玻璃的粘度，以促進(jìn)玻璃的熔解作用，其較佳的含量是介于0-1.0％，若氧化鋯含量多于1.0％，玻璃將容易失透，當(dāng)然也可以不加氧化鋯。
由于氧化砷、氧化銻、氧化錫與氧化鈰的作用是玻璃熔解時(shí)的澄清劑或除泡劑，其較佳的總含量為0.3％-2.0％。若總含量少于0.3％，其澄清劑或除泡劑效果即無(wú)法充分發(fā)揮；若總含量多于2.0％，將導(dǎo)致玻璃變黃或發(fā)黑，影響透光度。
氧化砷較佳的含量是在0-2.0％間，若氧化砷含量多于2.0％，則將導(dǎo)致玻璃發(fā)黑，當(dāng)然也可以不加氧化砷。
氧化銻較佳的含量是在0-1.0％間，若氧化銻含量多于1.0％，也將導(dǎo)致玻璃發(fā)黑，當(dāng)然也可以不加氧化銻。
氧化錫較佳的含量是在0-1.0％間，若氧化錫含量多于1.0％，將導(dǎo)致玻璃失透，當(dāng)然也可以不加氧化錫。
氧化鈰較佳的含量是在0-1.0％間，若氧化鈰含量多于1.0％，將使玻璃變黃，影響透光度，當(dāng)然也可以不加氧化鈰。
通過(guò)本發(fā)明所揭露的玻璃組成，具有如多晶硅型(poly-Si)TFT-LCD等次世代制程或產(chǎn)品所需求的TFT-LCD玻璃基板特性時(shí)，其組成成份的重量百分比分別為60-64.0％的氧化硅、15.0％-19.0％的氧化鋁、9.5％-13.0％的氧化硼、0-4.0％的氧化鎂、3.0％-10％的氧化鈣、0-3.0％的氧化鍶、0-2.0％的氧化鋇、0-1.0％的氧化鋅、0-1.0％的氧化鋯、0-2.0％的氧化砷、0-1.0％的氧化銻、0-1.0％的氧化錫及0-1.0％的氧化鈰；其中氧化硅與氧化鋁的總和超過(guò)76.0％，氧化鋁與氧化硼的比例介于1.3％與1.8％之間，氧化鎂和/或氧化鈣的總和介于5.0％-10％之間，氧化鍶和/或氧化鋇的總和介于0-4.5％之間，氧化砷與氧化銻、氧化錫、氧化鈰的總和介于0.3％-2.0％之間。
該等組成的玻璃，其熱膨脹系數(shù)低于34×10-7/℃(30-400℃)，應(yīng)變點(diǎn)溫度高于665℃，密度低于2.4(g/cm3)，液相溫度低于1200℃，每公斤基板玻璃中泡徑在0.5-1.0mm內(nèi)的氣泡數(shù)目少于20個(gè)，滿(mǎn)足如多晶硅型(poly-Si)TFT-LCD等次世代制程或產(chǎn)品所需求的TFT-LCD玻璃基板特性。
以下詳細(xì)說(shuō)明上述該等組成限制的原因。
由于氧化硅是玻璃網(wǎng)絡(luò)形成的主體，其較佳的含量為60-64.0％。若氧化硅含量少于60％，所制作出的玻璃熱膨脹系數(shù)太高，且玻璃將容易失透；若氧化硅含量多于64.0％，則將導(dǎo)致玻璃的熔解溫度太高，致其很難以一般熔解爐制造，且所制成的玻璃也容易失透。
氧化鋁是用以提高玻璃結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，較佳的含量是在15.0％-19.0％間。若氧化鋁含量少于15.0％，玻璃將容易失透，也容易受到外界水氣或化學(xué)試劑的侵蝕；然而，若氧化鋁含量多于19.0％，亦將導(dǎo)致玻璃的熔解溫度太高，而不利于以一般熔解爐制造。
由于氧化硅和氧化鋁是共同構(gòu)成玻璃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的主體，其較佳總和應(yīng)超過(guò)76.0％，若氧化硅與氧化鋁的總和少于76.0％，玻璃結(jié)構(gòu)將不夠安定，容易失透，也容易受到外界水氣或化學(xué)試劑的侵蝕。
氧化硼的作用是作為助熔劑，主要是用以降低熔制玻璃時(shí)玻璃膏的粘度，其較佳的含量為9.5％-13.0％，若氧化硼含量少于9.5％，其助熔劑效果即無(wú)法充分發(fā)揮；若氧化硼含量多于13.0％，由于氧化硼的揮發(fā)，不易制成均質(zhì)的玻璃。
而氧化鋁和氧化硼對(duì)玻璃粘度和熔解溫度都有極大影響，因此其比例范圍應(yīng)有限制。氧化鋁與氧化硼的較佳比例介于1.3％與1.8％之間，若比例低于1.3％，玻璃膏的粘度太低，玻璃基板將不易成型；若比例高于1.8％，玻璃膏的粘度太高，不利于以一般熔解爐制造。
氧化鎂是用以降低熔制玻璃時(shí)玻璃膏的粘度，以減少其中的氣泡或不純物的含量，及調(diào)整玻璃成型性。其較佳的含量是介于0-4.0％間，但若氧化鎂含量多于4.0％，玻璃將容易失透。
氧化鈣的作用亦是促進(jìn)玻璃的熔解，及調(diào)整玻璃成型性。其較佳含量是介于3.0％-10％間，若氧化鈣含量少于3.0％，將無(wú)法有效降低玻璃的粘度；若氧化鈣含量多于10％，玻璃將容易失透，且熱膨脹系數(shù)會(huì)大幅提高，不利于后續(xù)制程的應(yīng)用。
氧化鎂與氧化鈣的作用是作為助熔劑，及調(diào)整玻璃成型性。氧化鎂與氧化鈣的較佳的總含量是介于5.0％-10％間，若總含量少于5.0％，將無(wú)法發(fā)揮促進(jìn)玻璃熔解的效果；若總含量多于10％，將導(dǎo)致玻璃失透和成型不良，且熱膨脹系數(shù)會(huì)太高。
氧化鍶的作用在作為助熔劑及防止玻璃失透，其較佳含量是在0-3.0％間，若氧化鍶含量多于3.0％，玻璃密度會(huì)太高，不利于產(chǎn)品的應(yīng)用。
氧化鋇的作用與氧化鍶相似，其較佳的含量為0-2.0％，若氧化鋇含量多于2.0％，玻璃密度會(huì)太高，且應(yīng)變點(diǎn)會(huì)大幅降低。
氧化鍶與氧化鋇的作用是作為助熔劑及防止玻璃失透。其較佳的總含量是介于0-4.5％間，若總含量多于4.5％，將導(dǎo)致玻璃密度會(huì)太高。
氧化鋅亦是用以促進(jìn)玻璃的熔解，其較佳含量為0-1.0％，若氧化鋅含量多于1.0％，玻璃將容易失透。
氧化鋯亦是用以降低玻璃的粘度，以促進(jìn)玻璃的熔解作用，其較佳的含量是介于0-1.0％，若氧化鋯含量多于1.0％，玻璃將容易失透。
氧化砷、氧化銻、氧化錫與氧化鈰的作用是玻璃熔解時(shí)的澄清劑或除泡劑，其較佳的總含量為0.3％-2.0％，若總含量少于0.3％，其澄清劑或除泡劑效果即無(wú)法充分發(fā)揮；若總含量多于2.0％，將導(dǎo)致玻璃變黃或發(fā)黑，影響透光度。
氧化砷較佳的含量是在0-2.0％間，若氧化砷含量多于2.0％，將導(dǎo)致玻璃發(fā)黑。
氧化銻較佳的含量是在0-1.0％間，若氧化銻含量多于1.0％，也將導(dǎo)致玻璃發(fā)黑。
氧化錫較佳的含量是在0-1.0％間，若氧化錫含量多于1.0％，將導(dǎo)致玻璃失透。
氧化鈰較佳的含量是在0-1.0％間，若氧化鈰含量多于1.0％，將使玻璃變黃，影響透光度。
本發(fā)明是先將上述的組成物，均勻混合后，將混合原料導(dǎo)入一玻璃熔解槽，待此混合原料熔解成玻璃膏后，將其溫度降低-成型所需的溫度范圍，予以成型，制作出預(yù)定厚度的玻璃基板，再將玻璃基板徐緩冷卻，即可切割加工成液晶顯示器用的玻璃基板成品。
具體實(shí)施例下列的表1和表2(實(shí)施例1-實(shí)施例10)中顯示出本發(fā)明所制成玻璃樣品的組成及特性，此亦即本發(fā)明的實(shí)施例。
表1是本發(fā)明所揭露的玻璃組成范圍，對(duì)應(yīng)于僅具有TFT-LCD玻璃基板所需的基本物理特性。
表2是本發(fā)明所揭露的玻璃組成范圍，對(duì)應(yīng)于尚具有如多晶硅型(poly-Si)TFT-LCD等次世代制程或產(chǎn)品所需求的TFT-LCD玻璃基板特性。
表3和表4(比較例11-比較例16)中顯示不同于本發(fā)明所制成玻璃樣品的組成及特性，亦即本發(fā)明的比較例。
其中表3是表1的對(duì)照組，表4是表2的對(duì)照組。
其中表1～表4的玻璃樣品，均是以如下相同的方法制造使用的各組成成份是取自常用原料，依所對(duì)應(yīng)的重量百分比加以均勻混合，再以1600-1650℃的溫度，并在白金坩堝內(nèi)熔解6-8小時(shí)，熔解過(guò)程中，利用白金攪拌棒攪拌2小時(shí)，以促進(jìn)玻璃中各組成成份的均勻性，然后將玻璃膏倒入金屬模板中冷卻成型為板狀。此時(shí)，針對(duì)各玻璃樣品進(jìn)行檢測(cè)，分別得到熱膨脹系數(shù)、應(yīng)變點(diǎn)、密度、液相溫度、氣泡數(shù)目等特性值，并分別表列于下列的表1～表4的對(duì)應(yīng)位置上。
其中，檢測(cè)本發(fā)明各玻璃樣品的各特性值時(shí)，主要是依下列方法進(jìn)行檢測(cè)(1)熱膨脹系數(shù)(單位10-7/℃)的檢測(cè)是參照美國(guó)材料試驗(yàn)協(xié)會(huì)(AmericanSocietyforTestingandMaterials，以下簡(jiǎn)稱(chēng)ASTM)所訂定的編號(hào)E228-95檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，以機(jī)械推桿式熱膨脹儀及氧化鋁為參考標(biāo)準(zhǔn)，加熱并量測(cè)玻璃樣品的伸長(zhǎng)量，溫度范圍自室溫量到玻璃不再伸長(zhǎng)，甚至因軟化而收縮為止的溫度，升溫速率為每分鐘3℃。熱膨脹系數(shù)由30-400℃的玻璃伸長(zhǎng)量計(jì)算得到。
(2)應(yīng)變點(diǎn)(單位℃)的檢測(cè)是參照ASTM C598-93，加熱并量測(cè)玻璃樣品的變形率與溫度的關(guān)系，以特定變形率所對(duì)應(yīng)的溫度作為應(yīng)變點(diǎn)。
(3)密度(單位g/cm3)的檢測(cè)是參照ASTM C729-75，取約2公克重不含氣泡的塊狀玻璃，以玻璃樣品在比重液中浮沉的情形量測(cè)其密度。
(4)玻璃液相溫度(單位℃)的檢測(cè)是根據(jù)ASTM C829-81，將小于850μm的玻璃屑放入白金皿中，置于梯度爐24小時(shí)后，以顯微鏡測(cè)量玻璃的結(jié)晶情形，判定其液相溫度而得。
(5)氣泡產(chǎn)生數(shù)(單位個(gè)/公斤)將板狀玻璃樣品研磨、拋光后，在顯微鏡下觀察其內(nèi)部氣泡數(shù)，計(jì)算泡徑在0.5-1.0mm內(nèi)的氣泡數(shù)目，再以玻璃樣品重量換算為每公斤玻璃的氣泡數(shù)。表1、表2、表3及表4的氣泡產(chǎn)生數(shù)對(duì)應(yīng)位置中，凡以“○”標(biāo)記者，則表示該組成的樣品，其氣泡產(chǎn)生數(shù)在10個(gè)/公斤以下，屬于良好的情況；凡以“△”標(biāo)記者，表示該組成的樣品，其氣泡產(chǎn)生數(shù)在10-50個(gè)/公斤之間，屬于中等的情況；凡以“×”標(biāo)記者，表示該組成的樣品，其氣泡產(chǎn)生數(shù)在50個(gè)/公斤以上，屬于不佳的情況。
由表1所示實(shí)施例1-5中的各檢測(cè)數(shù)據(jù)，可清楚觀察出當(dāng)僅需要具有TFT-LCD玻璃基板所需的基本物理特性時(shí)，依據(jù)本發(fā)明所揭露的玻璃組成范圍所制成的玻璃，其熱膨脹系數(shù)于界于溫度30-400℃時(shí)均低于40×10-7/℃，應(yīng)變點(diǎn)溫度均高于650℃，密度均低于2.6(g/cm3)，玻璃液相溫度均低于1200℃，每公斤基板玻璃中泡徑在0.5-1.0mm內(nèi)的氣泡數(shù)目均少于20個(gè)，均滿(mǎn)足TFT-LCD玻璃基板所需的基本物理特性。
由表2所示實(shí)施例6-10中的各檢測(cè)數(shù)據(jù)，亦可清楚觀察出當(dāng)需要具有如多晶硅型(poly-Si)TFT-LCD等次世代制程或產(chǎn)品所需求的TFT-LCD玻璃基板特性時(shí)，依據(jù)本發(fā)明所揭露的另一玻璃組成范圍所制成的玻璃，其熱膨脹系數(shù)于界于溫度30-400℃時(shí)均低于34×10-7/℃，應(yīng)變點(diǎn)溫度均高于665℃，密度均低于2.4(g/cm3)，玻璃液相溫度均低于1200℃，每公斤基板玻璃中泡徑在0.5-1.0mm內(nèi)的氣泡數(shù)目均少于20個(gè)，亦均滿(mǎn)足如多晶硅型(poly-Si)TFT-LCD等次世代制程或產(chǎn)品所需求的TFT-LCD玻璃基板特性。
在表3和表4中，則列示了其它不同于本發(fā)明的組成成份所施作的比較例11-16。
表3的比較例11-13，是表1的對(duì)照組。
表4的比較例14-16，是表2的對(duì)照組。
由表3所示的各檢測(cè)數(shù)據(jù)中，可清楚顯示比較例11的熱膨脹系數(shù)偏高，比較例12的玻璃液相溫度偏高，比較例13的玻璃氣泡產(chǎn)生數(shù)過(guò)高，均不能滿(mǎn)足TFT-LCD玻璃基板所需的基本物理特性。
由表4所示的各檢測(cè)數(shù)據(jù)中，亦可清楚顯示比較例14的熱膨脹系數(shù)偏高，比較例15的玻璃密度偏高，比較例16的玻璃氣泡產(chǎn)生數(shù)過(guò)高，亦不能滿(mǎn)足如多晶硅型(poly-Si)TFT-LCD等次世代制程或產(chǎn)品所需求的TFT-LCD玻璃基板特性。
承前所述，本發(fā)明較傳統(tǒng)的玻璃基板創(chuàng)新，除可達(dá)到一般TFT-LCD玻璃基板所需要的基本特性外，更可達(dá)到前述的多晶硅型(poly-Si)TFT-LCD的玻璃基板所需要的諸多特性，具有新穎性、創(chuàng)造性及實(shí)用性。
雖然本發(fā)明以較佳實(shí)施例揭露如上，但并非用以限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，任何熟習(xí)此項(xiàng)技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神與范圍內(nèi)，所做的更動(dòng)與潤(rùn)飾，及依本發(fā)明所作的均等變化與修飾，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
表1

表4橡膠工業(yè)試驗(yàn)的結(jié)果

由表1數(shù)據(jù)可以看出盡管兩種混合物的CTAB表面積差別極大，但是它們的粘度ML 1+4處于可比較的水平上，這預(yù)示了本發(fā)明的二氧化硅具有良好的可加工性。
實(shí)施例混合物的焦燒時(shí)間t10％被有效地延長(zhǎng)并且提高了交聯(lián)速率t90％-t10％。
此外，實(shí)施例混合物的特點(diǎn)是盡管本發(fā)明二氧化硅的CTAB表面積明顯地低于Ultrasil 7000 GR的CTAB表面積，但是，在類(lèi)似的肖氏-A-硬度下具有較高的應(yīng)力值。專(zhuān)業(yè)人員知道只有提高二氧化硅的CTAB表面積，才能提高粘度和肖氏-A-硬度。因此，本發(fā)明BET/CTAB表面積比高的二氧化硅具有優(yōu)異的增強(qiáng)性能。
借助于動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)可以看出本發(fā)明二氧化硅的突出優(yōu)點(diǎn)是磁滯損<p>表3

表4

權(quán)利要求
1.一種顯示器用的基板玻璃的組成，其特征是它包含按重量百分比計(jì)的56.0％-64.0％的氧化硅、14.0％-19.0％的氧化鋁、7.5％-14.0％的氧化硼、0-4.0％的氧化鎂、3.0％-10％的氧化鈣、0-6.0％的氧化鍶、0-10％的氧化鋇、0-1.0％的氧化鋅、0-1.0％的氧化鋯、0-2.0％的氧化砷、0-1.0％的氧化銻、0-1.0％的氧化錫及0-1.0％的氧化鈰；其中該氧化硅與氧化鋁的總和超過(guò)71.0％，氧化鋁與氧化硼的比例介于1.0與2.1％之間，氧化鎂和/或氧化鈣的總和介于3.0％-10％之間，氧化鍶和/或氧化鋇的總和介于0-13.0％之間，氧化砷與氧化銻、氧化錫、氧化鈰的總和介于0.3％-2.0％之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示器用的基板玻璃的組成，其特征是它包含按重量百分比計(jì)的56.0％-60％的氧化硅、14.0％-18.0％的氧化鋁、7.5％-14.0％的氧化硼，0-2.0％的氧化鎂、3.0％-7.0％的氧化鈣、1.0％-6.0％的氧化鍶、2.0％-10％的氧化鋇、0-1.0％的氧化鋅、0-1.0％的氧化鋯、0-2.0％的氧化砷、0-1.0％的氧化銻、0-1.0％的氧化錫及0-1.0％的氧化鈰；其中該氧化硅與氧化鋁的總和超過(guò)71.0％，該氧化鋁與氧化硼的比例介于1.0與2.1之間％，該氧化鎂和/或氧化鈣的總和介于3.0％-7.0％之間，氧化鍶和/或氧化鋇的總和介于4.0％-13.0％之間，氧化砷與氧化銻、氧化錫、氧化鈰的總和介于0.3％-2.0％之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的顯示器用的基板玻璃的組成，其特征是該玻璃的熱膨脹系數(shù)低于40×10-7/℃、應(yīng)變點(diǎn)溫度高于650℃、密度低于2.6g/cm3、液相溫度低于1200℃、每公斤基板玻璃中泡徑在0.5-1.0mm內(nèi)的氣泡數(shù)目少于20個(gè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的顯示器用的基板玻璃的組成，其特征是該玻璃基板是TFT-LCD的玻璃基板。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示器用的基板玻璃的組成，其特征是它包含按重量百分比計(jì)的組成分別為60-64.0％的氧化硅、15.0％-19.0％的氧化鋁、9.5％-13.0％的氧化硼、0-4.0％的氧化鎂、3.0％-10％的氧化鈣、0-3.0％的氧化鍶、0-2.0％的氧化鋇、0-1.0％的氧化鋅、0-1.0％的氧化鋯、0-2.0％的氧化砷、0-1.0％的氧化銻、0-1.0％的氧化錫及0-1.0％的氧化鈰；其中該氧化硅與氧化鋁的總和超過(guò)76.0％，氧化鋁與氧化硼的比例介于1.3與1.8％之間，氧化鎂和/或氧化鈣的總和介于5.0％-10％之間，氧化鍶和/或氧化鋇的總和介于0-4.5％之間，氧化砷與氧化銻、氧化錫、氧化鈰的總和介于0.3％-2.0％之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的顯示器用的基板玻璃的組成，其特征是該玻璃的熱膨脹系數(shù)低于34×10-7/℃、應(yīng)變點(diǎn)溫度高于665℃、密度低于2.4g/cm3、液相溫度低于1200℃、每公斤基板玻璃中泡徑在0.5-1.0mm內(nèi)的氣泡數(shù)目少于20個(gè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的顯示器用的基板玻璃的組成，其特征是該玻璃基板包括多晶硅型TFT-LCD次世代制程或產(chǎn)品的TFT-LCD玻璃基板。
全文摘要
一種顯示器用的基板玻璃的組成，其組成成分的重量百分比分別為56.0％－64.0％的氧化硅、14.0％－19.0％的氧化鋁、7.5％－14.0％的氧化硼、0－4.0％的氧化鎂、3.0％－10％的氧化鈣，0－6.0％的氧化鍶，0－10％的氧化鋇、0－1.0％的氧化鋅，0－1.0％的氧化鋯、0－2.0％的氧化砷、0－1.0％的氧化銻、0－1.0％的氧化錫及0－1.0％的氧化鈰，其中氧化硅與氧化鋁的總和超過(guò)71.0％，氧化鋁與氧化硼的比例介于1.0與2.1％之間，氧化鎂和/或氧化鈣的總和介于3.0％－10％之間，氧化鍶和/或氧化鋇的總和介于0－13.0％之間，氧化砷與氧化銻、氧化錫、氧化鈰的總和介于0.3％－2.0％之間。具有符合平面顯示器基板玻璃的各種需求的功效。
文檔編號(hào)C03C3/076GK1640837SQ20041000051
公開(kāi)日2005年7月20日 申請(qǐng)日期2004年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月8日
發(fā)明者郭柏驛, 林正育 申請(qǐng)人:郭柏驛, 林正育