CN100503496C - 显示器用玻璃基板及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

一种显示器用玻璃基板，在玻璃基板面积为0.1m2以上、玻璃基板的壁厚为2.5mm以下的显示器用玻璃基板中，其特征在于表面突起在2个/m2以下，而且未经研磨。

Description

显示器用玻璃基板及其制作方法
技术领域
本发明涉及用于液晶显示器或者等离子显示器等中的显示器用玻璃基板及其制作方法。
背景技术
以往作为可用于液晶显示器或者等离子显示器等中的显示器基板，广泛使用的是矩形玻璃基板。
显示器用玻璃基板通常可通过以下方法获得，即，先将原料进行调和，之后利用熔融设备将调和的原料熔融，接着，利用狭缝下拉法(slot downdraw法)、溢流下拉法(overflow down draw法)、漂浮法(float法)、轧平法(roll out法)等方法成形为板状后，进行切割(例如特开2001—122637号公报)。
另外，为了防止玻璃的污染等，在制作设备中与熔融玻璃接触的部分多由铂族元素或者铂族元素合金制成，或者涂覆有铂族元素或者铂族元素合金。
对于得到的玻璃基板而言，以往为了除去存在于玻璃基板表面的弯曲部或者异质玻璃相，所实施的是研磨处理。但是，如果进行研磨，制造成本将会上升。另外，近几年随着显示器的高精细化，因研磨而产生于玻璃表面上的微小划伤也成了人们关心的问题。
因此，为了抑制弯曲部或者异质玻璃相的产生，对熔融技术以及成形技术进行了进一步的改善，到目前即使不进行表面研磨，也可以得到表面平坦的玻璃基板。
但是，未经研磨的玻璃基板在后续的成膜工序中其图案会出现断线、或者短路等不良情况。
发明内容
本发明的目的在于提供一种即使不经过研磨也不易引发断线及短路的高表面质量的玻璃基板及其制造方法。
本发明人等进行了种种研究，结果发现由铂族元素不熔物引起的突起会引起图案的断线等，从而完成了本发明。
即，本发明的显示器用玻璃基板是，用于玻璃基板面积为0.1m2以上、玻璃基板壁厚在2.5mm以下的显示器用途的玻璃基板，其特征在于表面突起为2个/m2以下，而且未经过研磨。
另外，本发明的显示器用玻璃基板的制造方法，是至少一部分制造工序中玻璃与铂族元素或者铂族元素合金接触的显示器用玻璃基板的制造方法，其特征在于，从外部施加逆电压，消除因玻璃与铂族元素或者铂族元素合金接触所产生的电动势。
附图说明
图1是说明连续熔融炉的示意图。
图2是说明连续熔融炉的截面图。
图3是在搅拌器上施加逆电压的说明图。
具体实施方式
玻璃基板上产生突起的原因可推测如下。
如果在熔融炉或者成形装置中使用铂族元素或者铂族元素合金，这些会进入到熔融玻璃中，形成铂族元素不熔物。将该熔融玻璃成形为玻璃基板时，虽然熔融的玻璃会延伸为既定的厚度，但是在玻璃中存在的铂族元素不熔物为固体，几乎不会被拉伸。因此在存在铂族元素不熔物的部分，其板厚的增加量相当于铂族元素不熔物的厚度的未减少量。该板厚的增大，会因铂族元素不熔物周围玻璃的粘性流动以及延伸而马上得到缓和。但是在玻璃基板表面附近存在铂族元素不熔物时，由于铂族元素不熔物周围的玻璃量较少，在板厚增加没有得到缓和时玻璃已发生固化，在玻璃基板表面，铂族元素不熔物容易形成为突起。而且由于在显示器用玻璃基板中使用的高粘度的玻璃较难延伸，因此容易发生上述现象。等离子显示器用玻璃的粘度为104dPa·s时其玻璃熔液的温度在1120℃以上，而液晶显示器用玻璃的粘度为104dPa·s时其玻璃熔液的温度在1200℃以上。如此产生的玻璃基板表面的突起，在成膜工序中会导致图案的断线或者短路，是造成显示缺陷的原因。
目前玻璃基板倾向于大型化、薄壁化，当玻璃基板的面积变大、壁厚变薄时，在玻璃基板表面上产生突起的概率就会增加，合格率就会急剧下降。因此减少突起非常有利于制作大型玻璃基板。例如，可适用于玻璃基板的面积在0.1m2以上(具体为320mm×420mm以上的玻璃基板的尺寸)，特别是0.5m2以上(具体为630mm×830mm以上的尺寸)，1.1m2以上(具体为950mm×1150mm以上的尺寸)，还有2.3m2以上(具体为1400mm×1700mm以上的尺寸)，3.5m2以上(具体为1750mm×2050mm以上的尺寸)，4.8m2以上(具体为2100mm×2300mm以上的尺寸)的玻璃基板的大型化。另外可适用于玻璃基板的壁厚薄至2.5mm以下，特别是在1.2mm以下，进而在0.8mm以下，在0.5mm以下的情形。
据本发明人等所了解，本发明的显示器用玻璃基板，由于玻璃基板表面的突起在2个/m2以下，因此在成膜工序中图案的断线或者短路较少，可以抑制由此产生的显示缺陷。另外减少突起后，由于不需要进行研磨，可以得到高表面品质的玻璃基板。玻璃基板表面的突起优选在1个/m2以下，更优选在0.4个/m2以下，进一步优选在0.25个/m2以下，最优选在0.2个/m2以下。
若要将玻璃基板表面的突起数控制在2个/m2以下，需要使造成突起原因的铂族元素不熔物在40个/kg以下，优选在30个/kg以下，更优选在20个/kg以下，进一步优选在10个/kg以下，最优选在5个/kg以下。
另外这里所说的突起，是指使用表面粗糙度计检查1000μm的距离时，突部的顶端与玻璃基板表面之间的高低差(突部的高度)在1μm以上的部位。另外铂族元素不熔物，是指最长径在3μm以上的不熔物。
作为产生铂族元素不熔物的原因之一，可推测如下。在熔融炉以及成形装置或者搅拌装置中使用的铂族元素或者铂族合金经过电化学氧化，形成为铂族元素离子或者铂族元素氧化物。生成的铂族元素离子或者铂族元素氧化物嵌入到玻璃中。嵌入到玻璃中的铂族元素离子或者铂族元素氧化物由于不稳定，再次形成为金属，在玻璃中析出，形成为铂族元素不熔物。因此若要减少玻璃基板中的铂族元素不熔物，必须抑制铂族元素或者铂族元素合金的氧化反应。
铂族元素或者铂族元素合金的氧化反应，是由于组成以及温度不同的熔融玻璃与铂族元素或者铂族元素合金接触时所产生的电动势引起的。另外由于氧化反应与还原反应同时发生，因此如果发生铂族元素或者铂族元素合金的氧化反应，在玻璃中会发生还原反应。因此可认为若能抑制玻璃中的还原反应，就可以抑制铂族元素的氧化反应。
若要抑制玻璃的铂族元素以及铂族元素合金的氧化反应，例如可在产生电动势的部位施加逆电压，抑制电动势的产生，或者在玻璃中加入0.01质量％以上的比铂族元素更容易氧化的部分变成SnO的SnO2并使之熔融，或者使玻璃成分中熔融一定量以下的易还原的As2O3或者Sb2O3，具体为As2O3在0.4质量％以下，Sb2O3在3质量％以下。另外为了进一步抑制铂族元素或者铂族元素合金的氧化反应，优选的是并用这些方法。
另外，考虑到耐药品性、热收缩性、熔融性、成形性、热膨胀系数等，本发明的显示器用玻璃基板的具体组成可根据用途进行适当选择。理想的组成范围以质量百分比计为，SiO2：40～70％，Al2O3：2～25％，B2O3：0～20％，MgO：0～10％，CaO：0～15％，SrO：0～10％，BaO：0～30％，ZnO：0～10％，R2O(R为Li、Na、以及K中的至少一种)：0～25％，As2O3：0～0.4％，Sb2O3：0～3％，SnO2：0.01～1％。另外以下“％”均表示“质量％”。
本发明中，将玻璃的组成限定为如上的理由如下所述。
SiO2是玻璃网状结构的骨架成分，可以提高玻璃的耐酸性、或者提升玻璃的形变点，减少玻璃基板的热收缩。如果含量过多，玻璃的高温粘度会变高，这会在恶化熔融性的同时，使方英石的失透不熔物容易析出。另外如果含量过少，玻璃的耐酸性或者形变点会出现下降的趋势。SiO2的含量如果在40～70％之间，比较容易得到耐酸性高、而且热收缩性小的玻璃基板。优选在50～67％之间，更优选在57～64％之间。
Al2O3是可以提高玻璃的形变点并抑制方英石失透不熔物的析出的成分。若其含量过多，玻璃的耐缓冲氢氟酸(Buffered Hydrofluoric Acid)性会变差，或者造成液相温度的上升，使之不易成形。另外如果含量过少，会导致玻璃的形变点下降。如果Al2O3的含量在2～25％范围内，容易得到液相温度低的玻璃基板。优选的范围为10～20％，更为优选的范围为14～17％。
B2O3起熔剂的作用，可以降低玻璃的粘性、改善熔融性能。如果含量过多，导致玻璃的形变点下降，耐酸性变差。另外如果含量过少，不能很好发挥熔剂的作用，会造成熔融性的下降。如果B2O3的含量在0～20％之间，容易得到上述效果。优选的范围为5～15％，更为优选的范围为7.5～11％。
MgO可以只降低高温粘性而不会导致玻璃的形变点下降，由此可以改善玻璃的熔融性能。如果含量过多，容易析出顽辉石的失透不熔物。另外会造成耐缓冲氢氟酸性的下降，使玻璃基板表面易被腐蚀，反应产物易附着在基板表面上，使玻璃基板容易变白浊。MgO的含量若在10％以下，则不会使耐缓冲氢氟酸性下降，同时也可以改善玻璃的熔融性能。优选范围为0～5％，进一步优选0～3.5％。
CaO可以只降低高温粘性而不会导致玻璃的形变点下降，由此可以显著改善玻璃的熔融性能。如果含量过多，其耐缓冲氢氟酸性会下降。如果CaO的含量在15％以下，则可以在不降低耐缓冲氢氟酸性的条件下，改善玻璃的熔融性能。优选范围为0～12％，更为优选的范围为3.5～8％。
SrO可以提高玻璃的耐药品性以及耐失透性。若含量过多，玻璃的密度或者热膨胀系数会变大，熔融性会变差。如果SrO的含量在10％以下，则容易得到上述效果。优选范围为0～8％，更为优选的范围为0.5～8％。
BaO与SrO一样可以提高玻璃的耐药品性以及耐失透性。若含量过多，玻璃的密度或者热膨胀系数会变大，熔融性会显著变差。如果BaO的含量在30％以下，则容易得到上述效果。优选范围为0～20％，更为优选范围为0～10％。
ZnO可以改善玻璃的耐缓冲氢氟酸性以及熔融性能。如果含量过多，玻璃的耐失透性以及形变点会下降。若ZnO的含量在10％以下，可以得到上述效果。优选范围为0～5％，更为优选的范围为0～1％。
R2O(R为Li、Na、以及K中的至少一种)，可以降低玻璃的粘度，改善其熔融性能。如果含量过多，玻璃的形变点会下降。碱金属氧化物的含量在总量的25％以下时，易得到上述效果。优选范围为0～20％。
另外，将本发明的显示器用玻璃基板用于液晶显示器时，所使用的玻璃应为无碱玻璃。这是因为如果玻璃中含有碱金属氧化物，玻璃中的碱成分有可能使形成在玻璃基板上的各种膜或者TFT元件的性能劣化。另外无碱是指R2O在0.1％以下。
As2O3为澄清剂，是非常容易被还原的组分。如果含量过多，会显著促进铂族元素的氧化反应，使铂族元素不熔物容易析出到玻璃中。如果As2O3的含量在0.4％以下，就不会促进铂族元素的氧化反应，只发挥其澄清作用。优选的是在0.2％以下，更为优选的是在0.05％以下。
Sb2O3为澄清剂，是容易被还原的组分。如果含量过多，玻璃会被还原，会促进铂族元素的氧化反应，使铂族元素不熔物容易析出到玻璃中。如果Sb2O3的含量在3％以下，就不会促进铂族元素的氧化反应，只发挥其澄清作用。优选的是在2％以下，更为优选的是在1.5％以下。
SnO2在玻璃中会部分形成SnO，代替铂族元素而被氧化，可抑制铂族元素的氧化反应，使铂族元素的不熔物不易析出到玻璃中。另外由于也可以作为澄清剂，对于缩减了As2O3、Sb2O3含量的不易得到无泡玻璃的玻璃而言，也可以得到无泡的玻璃。但是SnO2的含量如果过多就会倾向于失透。若含量在0.01～1％的范围，容易得到上述效果。优选是在0.01～0.5％之间，更为优选的是大于0.1～不足0.5％。
另外本发明中除了上述组分之外，作为澄清剂也可以分别加入至多0.5％的Cl或者SO3。
接着对本发明的显示器用玻璃基板的制造方法进行说明。
首先，按上述玻璃组成范围调制玻璃原料。接着将调和的玻璃原料投入到图1以及图2所示的连续熔融炉中，在溶解槽10中将玻璃原料熔融，在澄清槽20中进行脱泡之后，在搅拌槽30中转动搅拌器31使熔融玻璃均质化，然后供给到成形装置40中，待熔融玻璃成形为板状之后，慢慢冷却，之后进行切断就可以得到玻璃基板50。
另外，当存在产生电动势的部位时，通过使铂族元素或者铂族元素合金与熔融玻璃接触，对该部位施加逆电压，可以有效地抑制铂族元素不熔物的产生。另外，如图3所示，在搅拌槽中，为了抑制搅拌器31与搅拌管30之间空隙的高温熔融物中所生成的电动势，可以在搅拌管30上施加逆电压。具体为，可以在搅拌器31上施加负电势，在搅拌管30上施加正电势。
另外作为玻璃基板的成形方法，虽然可以采用狭缝下拉法、溢流下拉法、漂浮法、再拉法(redraw)法等各种成形方法，但是优选使用的是下拉法、特别优选使用的是溢流下拉法。这是因为在使用溢流下拉法时，其与其他的方法不同，玻璃基板的表面不会与成形体接触，因此可以得到具有没有污染部位的玻璃表面的玻璃基板。所以有利于获得未研磨的玻璃基板之外，从而可消除因研磨而产生的微小伤痕。
通过以上操作，即使不经研磨，也可以得到具有高表面品质的显示器用玻璃基板。
下面，根据实施例对本发明的显示器用玻璃基板进行详细说明。
表1以及2分别表示本发明的实施例(试样No.1～13)，表3表示比较例(试样No.14～16)。另外表1～3中“Pt不熔物”表示铂族元素不熔物。
另外本发明并不仅限于本实施例所记载的玻璃组成，如果在上述范围之内，也可以是其他的玻璃组成。
表1
Figure C200410058726D00091
表2
Figure C200410058726D00101
表3
Figure C200410058726D00102
表中的各种试样，按如下方法进行调制。
首先，将已调制成表中的玻璃组成的原料组，在备有使用铂合金的搅拌器以及搅拌管的连续熔融炉中熔融。接着利用溢流下拉法成形为壁厚0.7mm的玻璃基板，经切断得到360mm×460mm的尺寸。
另外对试样No.8～10，在搅拌槽中对搅拌管施加逆电压。
对于如此得到的各试样，测定其突起以及Pt不熔物的数量。
从表中可以清楚地看出，对实施例No.1～13的试样，其玻璃基板中Pt不熔物较少，在30.0个/kg以下，而且玻璃基板表面的突起也较少，在0.32个/m2以下。
相对与此，比较例No.14～16的试样在玻璃基板中的Pt不熔物较多，在86.0个/kg以上，而且玻璃基板表面的突起也较多，在2.51个/m2以上。
另外，玻璃基板表面突起的数量按如下方法求得。在暗室内对玻璃基板照射荧光灯光，并利用反射光，用肉眼进行粗略检测，然后利用接触式粗糙计测定突起的高度，在检查1000μm的距离时，计数突部的顶端与玻璃基板表面的高低差(突部的高度)在1μm以上的突起，并换算为1m2的个数而求得。
Pt不熔物的数量按如下方法求得。在暗室内从玻璃基板的侧面照射钠灯光，用肉眼进行粗略检查，然后利用显微镜，计数最长径在3μm以上的Pt不熔物，并换算为1kg的个数而求得。
本发明的显示器用玻璃基板中，由于铂族元素不熔物较少，即使不研磨也可以得到突起少、表面品质高的玻璃基板。因此适合用作显示器用玻璃基板。

Claims (3)

1、一种显示器用玻璃基板，其是玻璃基板面积为0.1m2以上、玻璃基板的壁厚为2.5mm以下的显示器用玻璃基板，其特征在于表面突起在2个/m2以下，而且未经研磨，且以质量百分比计，含有SiO2：40～70％，Al2O3：2～25％，B2O3：0～20％，MgO：0～3.5％，CaO：0～15％，SrO：0～10％，BaO：0～2％，ZnO：0～1％，R2O：0～25％，其中R为Li、Na以及K中的至少一种，As2O3：0～0.4％，Sb2O3：0～0.9％，SnO2：高于0.1％～少于0.5％。
2、如权利要求1所述的显示器用玻璃基板，其特征在于：还含有40个/kg以下的铂族元素以及铂族元素合金的不熔物。
3、如权利要求1或2所述的显示器用玻璃基板，其特征在于：通过下拉成形法成形而成。
CNB2004100587267A 2003-07-29 2004-07-29 显示器用玻璃基板及其制作方法 Active CN100503496C (zh)

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