CN101255008A - 显示器用玻璃基板和显示器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种显示器用玻璃基板，所述玻璃基板由具有轻质、高精练性同时减轻环境负担的玻璃形成，所述玻璃包括质量％的如下组分，50至70％的SiO2，5至18％的B2O3，10至25％的Al2O3，0至10％的MgO，0至20％的CaO，0至20％的SrO，0至10％的BaO，5至20％的RO(其中，R是至少一种选自Mg、Ca、Sr和Ba的元素)，和大于0.20％但不超过2.0％的R’2O(其中，R’是至少一种选自Li、Na和K的元素)，并且所述玻璃包含0.05至1.5质量％的在熔融玻璃中化合价会发生变化的金属的氧化物，并且基本上不含As2O3、Sb2O3和PbO。
Description
技术领域
本发明涉及一种显示器用玻璃基板和一种显示器。
更具体地，本发明涉及一种用在液晶显示器(LCD)、电致发光显示器(ELD)和场发射显示器(FED)等中的显示器用玻璃基板和采用上述玻璃基板的显示器。
背景技术
当含有碱性组分的玻璃用作玻璃基板来构成薄膜晶体管驱动彩色液晶显示器(TFT-LCD)时，玻璃基板中的碱性离子析出，从而使TFT的性能恶化，或者在热处理过程中由于玻璃的热膨胀系数增加可能导致玻璃基板发生破裂。因此，作为TFT-LCD用玻璃基板，通常使用不含碱性组分的无碱玻璃(例如，参见JP10-59741A)。
同时，近年来，包括液晶显示器在内的显示器的尺寸不断增大，并且在显示器用玻璃基板中因此例如需要减少玻璃基板中残余气泡的含量，或者需要降低玻璃基板的重量。
在玻璃基板的生产过程中，除去玻璃基板中的气泡等被称为精制。精制通常通过将精炼剂加入玻璃熔融物中来实施。具体地，氧化砷、氧化锑等适于作为液晶显示器用玻璃基板的精练剂。当玻璃由低温升至高温时，这些精练剂促使反应MOx→MOy+zO2↑发生，该反应涉及构成精练剂的金属的化合价的变化，并且由上述反应产生的氧气使玻璃熔融物中的气泡变大，从而使该气泡上浮来去除气泡。
然而，因为上述已知具有高精练作用的氧化砷、氧化锑等会对环境造成损害，所以全社会呼吁减少其使用量和排放量。
因此，JP10-59741A已报道了一种去除气泡的方法，所述方法将0.05至2％的SnO2掺入无碱铝硼硅酸盐玻璃，而无需使用任何氧化砷。
发明内容
[本发明所解决的技术问题]
本发明人经过持续不断的研究发现，因为用在有源矩阵型液晶显示器中的无碱铝硼硅酸盐玻璃粘度较高，因此JP10-59741A中所述的精炼方法难以实现完全精制。
而且，本发明人经过持续不断的研究还发现，为了降低玻璃基板的质量而使玻璃的密度也降低了，这使得精制熔融玻璃将面临更多的困难。
也就是说，通常采用具有小质量数的碱土金属氧化物(例如氧化镁、氧化钙等)或采用网络形成氧化物(例如氧化硼、氧化铝、氧化硅等)来替代具有大质量数的碱土金属氧化物(氧化钡、氧化锶等)的方法对于降低玻璃的密度有效。然而根据本发明人的研究发现，采用上述氧化物进行替代降低了由在熔融玻璃中化合价发生变化的金属氧化物(诸如SnO2等)所产生的精练效果。可以认为上述结果不仅是由于粘度的增加(这是由于网络形成化合物的含量增加了)，而且是由于因上述替代引起的玻璃的碱度和氧化度的降低而造成的。
如上述，因为在初始熔融后制备出的玻璃熔融物中具有高氧化数的金属随着温度的升高其化合价从高向低变化，并且在该变化过程中会释放出氧气，所以化合价会发生变化的金属的氧化物表现出精练作用，。因此，为了实现上述效果，在玻璃原料利用初始熔融精加工并形成玻璃熔融物的一定时间段内，需要化合价会发生变化的金属的氧化物维持最高氧化态。
然而，化合价会发生变化的金属的氧化物具有随着玻璃碱度的增加而更易于被氧化的性质(也就是说，所述金属氧化物随着玻璃碱度的降低较少被氧化且化合价更易降低)。
在诸如氧化钡、氧化锶等的组分含量较低并且为了减轻重量的具有较低碱度的诸如氧化钙、氧化镁等的组分的含量较高的熔融玻璃中，并且在酸性或中性氧化硼、氧化铝、氧化硅等的含量较高的熔融玻璃中，不能获得足够的精练性，这是因为上述玻璃具有降低的碱度，从而导致难以维持化合价会发生变化的金属的化合价。
为了促进化合价会发生变化的金属的氧化物的氧化并抑制其还原，可以想到使用氧化性物质作为玻璃原料，或具体地，碱土金属的硝酸盐可用作原料的一部分。然而，对于碱土金属的硝酸盐，例如硝酸锶的分解温度为1100℃，而硝酸镁的分解温度为400℃，并且硝酸盐中的金属元素的质量数越小，硝酸盐的分解温度越低。在主要含有硝酸镁或硝酸钙作为硝酸盐的玻璃中，在熔融玻璃原料的初始阶段其失去氧化能力。而且，硝酸钙和硝酸镁与硝酸钡和硝酸锶相比特别容易潮解，并且其工业上更易得到的水合物容易在100℃或更低的温度下液化。因此，当将大量上述硝酸盐加入玻璃原料中时，其易于使原料凝固，易于粘着运送线上的设备等并使操作难以稳定。
对于由硼硅酸盐玻璃形成的显示器用常规基板，存在的问题的是，非常难以获得重量轻、可精练性高同时对环境的影响较低的硼硅酸盐玻璃。
在上述情况下，本发明的目的在于，提供一种显示器用玻璃基板，其具有较低的重量、较高的可精练性同时对环境的影响较低，并且提供一种采用这种玻璃基板的显示器。
[解决上述问题的技术方案]
为了实现上述目的，本发明人经过持续不断的研究发现，由含有预定量的SiO2、B2O3、Al2O3、RO(其中R是至少一种选自Mg、Ca、Sr和Ba的元素)和R2’O(其中R’是至少一种选自Li、Na和K的元素)的铝硼硅酸盐玻璃形成的显示器用玻璃基板可以实现上述目的，其中所述玻璃包含在熔融玻璃中化合价会发生变化的金属的氧化物并且基本上不含As2O3、Sb2O3和PbO。因此，本发明基于上述发现得以完成。
也就是说，本发明提供了
(1)一种显示器用玻璃基板，所述玻璃基板由按质量％计包括如下组分的玻璃形成，
50至70％的SiO2，
5至18％的B2O3，
10至25％的Al2O3，
0至10％的MgO，
0至20％的CaO，
0至20％的SrO，
0至10％的BaO，
5至20％的RO(其中，R是至少一种选自Mg、Ca、Sr和Ba的元素)，和
大于0.20％但不超过2.0％的R’2O(其中，R’是至少一种选自Li、Na和K的元素)，
所述玻璃按质量％计包含0.05至1.5％的在熔融玻璃中化合价会发生变化的金属的氧化物，并且基本上不含As2O3、Sb2O3和PbO；
(2)如以上(1)所述的显示器用玻璃基板，其中，所述玻璃按质量％计包括如下组分，
55至65％的SiO2，
10至14％的B2O3，
15至19％的Al2O3，
1至3％的MgO，
4至7％的CaO，
1至4％的SrO，
0至2％的BaO，
5至16％的RO(其中，R是至少一种选自Mg、Ca、Sr和Ba的元素)，和
大于0.20％但不超过2.0％的R’2O(其中，R’是至少一种选自Li、Na和K的元素)，
所述玻璃按质量％计包含0.1至1.5％的在熔融玻璃中化合价会发生变化的金属的氧化物，并且基本上不含As2O3、Sb2O3和PbO；
(3)如以上(1)或(2)所述的显示器用玻璃基板，其中，所述R2’O的含量大于0.20％但不超过0.5％；
(4)如以上(1)至(3)中任意一项所述的显示器用玻璃基板，其中，所述玻璃含有K2O作为R’2O，并且基本上不含Li2O和Na2O；
(5)如以上(1)至(4)中任意一项所述的显示器用玻璃基板，其中，所述玻璃含有至少一种选自氧化锡、氧化铁和氧化铈的氧化物作为在熔融玻璃中化合价会发生变化的金属的氧化物；
(6)如以上(5)中所述的显示器用玻璃基板，其中，所述玻璃中氧化锡的含量在0.01至0.5％的范围内；
(7)如以上(5)或(6)中所述的显示器用玻璃基板，其中，所述玻璃中氧化铁的含量在0.05至0.2％的范围内；
(8)如以上(5)至(7)中所述的显示器用玻璃基板，其中，所述玻璃中氧化铈的含量在0至1.2％的范围内；
(9)如以上(1)至(8)中任意一项所述的显示器用玻璃基板，其中，所述玻璃中以SO3形式的氧化硫的含量被限定为0质量％或更高，但低于0.010质量％；
(10)如以上(1)至(9)中任意一项所述的显示器用玻璃基板，其中，所述玻璃中卤离子的总含量被限定为0质量％或更高，但低于0.05质量％；
(11)如以上(1)至(10)中任意一项所述的显示器用玻璃基板，其中，所述玻璃具有2.49g/cm3或更低的密度；
(12)如以上(1)至(11)中任意一项所述的显示器用玻璃基板，其中，所述玻璃在50℃至300℃的温度下具有28×10-7至39×10-7/℃的线性热膨胀系数；
(13)具有以上(1)至(12)中任意一项所述的显示器用玻璃基板的显示器；和
(14)如以上(13)所述的显示器，所述显示器是液晶显示器。
[本发明的技术效果]
使用具有含有碱金属氧化物和在熔融玻璃中化合价会发生变化的金属的氧化物并且基本上不含有As2O3、Sb2O3和PbO的特定组成的特定铝硼硅酸盐玻璃，本发明可以提供一种质轻、具有高精练性同时对环境的影响较低的显示器用玻璃基板，且还可提供一种采用上述玻璃基板的显示器。
具体实施方式
首先，对本发明所提供的显示器用玻璃基板进行解释。
由本发明提供的显示器用玻璃基板由按质量％计包括如下组分的玻璃形成，
50至70％的SiO2，
5至18％的B2O3，
10至25％的Al2O3，
0至10％的MgO，
0至20％的CaO，
0至20％的SrO，
0至10％的BaO，
5至20％的RO(其中，R是至少一种选自Mg、Ca、Sr和Ba的元素)，和
大于0.20％但不超过2.0％的R’2O(其中，R’是至少一种选自Li、Na和K的元素)，
所述玻璃按质量％计包含0.05至1.5质量％的在熔融玻璃中化合价会发生变化的金属的氧化物，并且基本上不含As2O3、Sb2O3和PbO。
以下对构成本发明的显示器用玻璃基板的玻璃的组分进行解释，除非另有指明，％表示质量％。
SiO2是必要组分，用于形成玻璃网络，其具有改善玻璃耐化学性和耐热性的作用。当SiO2的含量低于50％时，其产生的作用不充分。当含量超过70％时，玻璃易于变得不透明并且很难成型。而且，由于玻璃的粘度增大，从而玻璃难以均化。因此，SiO2的含量为50至70％，优选为55至65％，更优选为57至62％。
B2O3是必要组分，用于降低玻璃的粘度并因而促进玻璃的熔融和精练。当B2O3的含量低于5％时，所起作用不充分。当含量超过18％时，玻璃的耐酸性降低，并且由于玻璃的挥发性增加，因而玻璃难以均化。因此，B2O3的含量为5至18％，优选为10至14％，更优选为11至13％。
Al2O3为必要组分，用于形成玻璃网络，其具有改善玻璃耐化学性和耐热性的作用。当Al2O3的含量低于10％时，所起作用不充分。当含量超过25％时，玻璃粘度增大，因而难以将玻璃熔融。而且，其耐酸性降低。因此，Al2O3的含量为10至25％，优选15至19％，更优选16至18％。
MgO和CaO是可选组分，用于降低玻璃的粘度并促进玻璃的熔融和精练。而且，因为在碱土金属中，Mg和Ca使玻璃密度增加的程度较低，因而其有利于减轻玻璃的重量并且同时改善了玻璃的熔融能力。当MgO和CaO的含量分别超过10％和20％时，玻璃的耐化学性降低。因此，MgO的含量为0至10％，优选为0.5至4％，更优选为1至3％。因此，CaO的含量为0至20％，优选为4至7％，更优选为5至7％。
SrO和BaO是可选组分，用于降低玻璃的粘度并促进玻璃的熔融和精练。它们还是改善玻璃原料的可氧化性的组分，因而改善了玻璃的精练性。当SrO和BaO的含量分别超过20％和10％时，玻璃的耐化学性降低。因此，SrO的含量为0至20％，优选为1至4％，更优选为2至3％。BaO的含量为0至10％，优选为0至6.5％，更优选为0至2％，甚至更优选为0.5至1％。
当RO(其中，R是至少一种选自Mg、Ca、Sr和Ba的元素)的含量低于5％时，玻璃的粘度增加，因而难以熔融。当含量超过20％时，玻璃的耐化学性降低。因而，RO的含量(MgO、CaO、SrO和BaO的总含量)为5至20％，优选为5至16％，更优选为8至13％。
具体地，为了得到轻质基板，玻璃优选含有1至3％的MgO，4至7％的CaO，1至4％的SrO，0至2的BaO％，并且RO的含量为5至16％。
组分Li2O、Na2O和K2O可从玻璃中析出，从而使TFT的性能恶化，或者可以增大玻璃的热膨胀系数，从而使基板在热处理过程中破裂，因而上述组分非常不适于作为构成显示器用玻璃基板的组分。在本发明的玻璃基板中，玻璃肯定含有特定量的上述碱性组分，这是因为碱性组分使玻璃的碱度增加并有利于化合价会发生变化的金属的氧化，结果获得了优异的可精练性，同时防止了TFT性能的恶化，并将玻璃的热膨胀性控制在预定范围内。当用R’2O(其中，R’是至少一种选自Li、Na和K的元素)表示的Li2O、Na2O和K2O的总含量为0.20％或更低时，不可能得到上述精练效果。当上述总含量超过2.0％时，这些组分在基板被用在显示器中以后易于析出，并且其腐蚀液晶和导电膜的可能性增大。因此，R’2O的含量高于0.20％但不高于2.0％。为了得到适于液晶显示器用基板的热膨胀系数，R’2O的含量优选高于0.20％但不高于0.5％，更优选至少为0.22％但不高于0.35％。
在本发明的玻璃基板中，玻璃优选含有K2O作为R’2O，但基本上不含有Li2O和Na2O。也就是说，在作为R’2O的Li2O、Na2O和K2O中，玻璃优选仅含有K2O。
其原因在于，在Li2O、Na2O和K2O中，具有高碱度的K2O改善精炼的效果是最优异的。而且，碱金属氧化物易于与B2O3结合，从而以碱金属硼酸盐的形式挥发，具体地，具有小离子半径的Li+和Na+在玻璃熔融物中具有高迁移率，并易于从熔融物表面挥发，结果其易于在玻璃内形成浓度梯度，从而在玻璃表面产生波痕。与此相反，K+具有大离子半径，因而在玻璃熔融物中具有低迁移率，结果其不会明显引起上述问题。考虑到这一点，也可以认为优选的是，使用在Li2O、Na2O和K2O中仅含有K2O的玻璃。
在熔融玻璃中化合价会发生变化的金属的氧化物是必要组分，用于精练玻璃。当其含量低于0.05％时，其作用不充分。当含量超过1.5％时，玻璃会变得不透明并且着色。因此，该金属氧化物的含量为0.05至1.5％。其优选为0.1至1.5％，更优选为0.1至1％，甚至更优选为0.1至0.5％。当使用多种在熔融玻璃中化合价会发生变化的金属的氧化物时，类似地，其总含量为0.05至1.5％，优选为0.1至1.5％，更优选为0.1至1％，甚至更优选为0.1至0.5％。
只要在熔融玻璃中化合价会发生变化的金属的氧化物对环境的影响较小并且有益于玻璃的精练，则对其并没有特殊限制。例如，其包括诸如氧化锡、氧化铁、氧化铈、氧化铽、氧化钼和氧化钨的金属氧化物，这些金属氧化物可以单独使用或组合使用。在上述金属氧化物中，氧化锡、氧化铁和氧化铈的有害性较小，并且与诸如Li2O、Na2O或K2O的碱金属氧化物共存时表现出优异的精练效果。因而优选使用至少一种选自氧化锡、氧化铁和氧化铈的氧化物。
然而，氧化锡是易于使玻璃变得不透明的组分。因此，为了在改善玻璃的精练性的同时防止出现上述不透明，氧化锡的含量优选为0.01至0.5％，更优选为0.05至0.3％，甚至更优选为0.1至0.2％。
此外，氧化铁是易于使玻璃着色的组分。因此，为了在改善精练性的同时获得适用于显示器的透射率，氧化铁的含量优选为0.05至0.2％，更优选为0.05至0.15％，甚至更优选为0.05至0.10％。
氧化铈的含量优选为0至1.2％，更优选为0.01至1.2％，甚至更优选为0.05至1.0％，特别优选为0.3至1.0％。
除了上述组分，本发明的玻璃基板用玻璃还可以包含其它组分，诸如锌、磷等，其总含量至多为0.5％，用于调节上述玻璃的性质。
由硫酸盐等形成的SO3也是一种在熔融玻璃中化合价会发生变化的组分，其在熔融玻璃中发生SO3→SO2+1/2O2的反应。释放氧气后剩余的SO2在具有低碱度的玻璃熔融物中具有非常低的溶解性，并且精练玻璃熔融物中所含的SO2可能会由于轻微的刺激(例如温度的略微变化，与容器壁接触等)而发生气化，并可以成为一个新的成泡源。因此，在本发明的玻璃基板中，优选施加如下限制：玻璃不含SO3和SO2中的任意一种。具体地，当由熔融玻璃通过连续生产方式利用SnO2作为在熔融玻璃中化合价会发生变化的金属氧化物制备玻璃基板时，易于生成含有大量SO2的气泡。其原因被认为如下。SnO2在精练步骤过程中产生O2从而形成SnO，该SnO在将玻璃熔融物冷却至适于模制(成型)的温度的过程中起到强还原剂的作用，将玻璃中的SO3还原成SO2。在这个阶段形成的气泡不会从玻璃熔融物中去除，因为玻璃熔融物的粘度未低至足以使气泡浮起，并且气泡易于保留在玻璃基板中。因此，优选对用于构成本发明的玻璃基板的玻璃施加如下限制：除了以杂质形式含有SO3和SO2的情况，玻璃不再含有SO3和SO2中的任意一种。在玻璃的生产过程中，还优选从原料配料中除去任何构成SO3和SO2源的硫酸盐。具体地，在用于构成玻璃基板的玻璃中，以SO3形式的氧化硫的含量优选低于0.010％，更优选为0.005％或更低，甚至更优选为0.003％或更低。
As2O3、Sb2O3和PbO是导致熔融玻璃中涉及化合价发生变化的反应并具有玻璃精练作用的物质。然而，因为它们是会对环境造成影响的物质，所以对本发明的玻璃基板具有如下限制：所述玻璃基板用玻璃基本上不含有As2O3、Sb2O3和PbO中的任意一种。在本说明书中，玻璃基本上不含有As2O3、Sb2O3和PbO意指，玻璃中As2O3、Sb2O3和PbO的总含量为0.1％或更低。
当由熔融玻璃通过连续生产方式利用含有卤离子(诸如氟离子、氯离子等)的玻璃生产玻璃基板时，玻璃熔融物与炉中由铂制成的容器和搅拌器接触，从而产生气泡。上述结果被认为是由于卤离子降低了玻璃和铂之间的润湿性，从而更容易在铂和玻璃之间的界面上形成上述SO2气泡而造成的。因此，在本发明玻璃基板用玻璃中，优选施加如下限制：除了卤离子以杂质形式存在的情况，玻璃不含卤离子。为了这个目的，优选地，在玻璃的生产过程中将卤化物从原料配料中去除。具体地，玻璃基板用玻璃中的卤离子的总含量优选低于0.05％，更优选为0.03％或更低，更优选为0.01％或更低。
本发明的玻璃基板用玻璃的密度优选为2.49g/cm3或更低，更优选为2.46g/cm3或更低，甚至更优选为2.43g/cm3或更低。
此外，本发明的玻璃基板用玻璃的线性热膨胀系数在50℃至300℃的温度下优选为28×10-7至39×10-7/℃，更优选为28×10-7至37×10-7/℃，甚至更优选为30×10-7至35×10-7/℃。
本发明的玻璃基板可以例如通过如下步骤得到：将对应于上述组分的原料称重并混合，将所述混合物提供到由铂合金制成的熔融容器中，并将其加热、熔融、精制和均化，从而制备出具有所需组成的玻璃，然后根据下拉法、浮法、熔融法、辊平法等以薄板形式对所述玻璃进行加工或修整。
以下对本发明的显示器进行解释。
本发明显示器的特征在于，具有由本发明提供的显示器用玻璃基板。
显示器包括液晶显示器(LCD)、电致发光显示器(ELD)和场发射显示器(FED)等，典型的例子是液晶显示器(LCD)。
实施例
本发明将通过此后的实施例更详细地进行解释，但本发明并不局限于这些实施例。
实施例1-19和对比例1-2(由间歇方法制备玻璃基板的实例)
1.玻璃的制备
为了得到表1和2中所示实施例1-19和对比例1-2的玻璃组成，首先由通常为工业玻璃原料的纯石英沙、氧化硼、氧化铝、碱性碳酸镁、碳酸钙、硝酸锶、硝酸钡、碳酸钾、碳酸钠和碳酸锂制备玻璃原料配料(此后称为“配料”)。另外，对比例2使用氯化铵作为Cl原料，使用石膏二水合物作为SO3原料。
将以上制备的各种配料在铂坩锅中熔融，并精练。也就是说，将其中含有配料的坩锅置于1550℃的电炉中2小时从而使配料大致熔融，然后将坩锅转移至1620℃的电炉中，以提高玻璃熔融物的温度，从而对玻璃熔融物进行精练。将坩锅从炉中取出并在室温下冷却至凝固，以得到玻璃材料。将玻璃材料从坩锅取出，并逐渐冷却。逐渐冷却按如下进行。将玻璃材料在另一800℃的电炉中保持30分钟，将电炉的电源关闭，以使玻璃材料冷却至室温。这样逐渐冷却的玻璃材料被用作样品玻璃。
测量以上述方式得到的各个样品玻璃的密度、热膨胀系数和玻璃化转变温度，并对各个样品玻璃中的气泡计数。表1和2示出了结果。以下方法用于测量热膨胀系数α和玻璃化转变温度Tg，和对气泡计数。
(热膨胀系数α和玻璃化转变温度Tg的测量)
由上述样品玻璃通过常规玻璃加工技术制备直径为5mm，长18mm的柱形玻璃测试件，采用差示热膨胀计(Thermoflex TMA8140，由Rigaku Corporation提供)测量上述测试件在50℃至300℃之间的温度的热膨胀系数α和玻璃化转变温度Tg。
(气泡计数(精练性评估))
通过放大倍数为20的光学显微镜观察各个上述样品玻璃，并对残存的气泡计数。然而，与坩锅侧的接触部分的气泡排除在计数范围之外。
由于上述样品玻璃利用坩锅通过简单的熔融工艺得到，所以气泡的状态与在实际生产线中生产的气泡的状态略有不同。然而，上述结果足以作为精练性的指标。
2.玻璃基板的制备
将上述样品玻璃通过下拉法加工成厚0.6mm的薄板，从而得到显示器用玻璃基板。
[表1]
RO*：MgO、CaO、SrO和BaO的总量
R2O**：Li2O、Na2O和K2O的总量
α：热膨胀系数
Tg：玻璃化转变温度
NB：气泡数
表2
RO*：MgO、CaO、SrO和BaO的总含量
R2O**：Li2O、Na2O和K2O的总含量
α：热膨胀系数
Tg：玻璃化转变温度
NB：气泡数
由表1和2可见，由实施例1至19得到的玻璃基板用玻璃具有2.37至2.47g/cm3的低密度，并且可用于降低显示器用玻璃基板的重量。还可看出，因为玻璃具有32.4×10-7至36.0×10-7/℃的低热膨胀系数α并且因此在玻璃基板的热处理过程中不易破裂，所以可以以较高产率生产显示器。此外还可看出，玻璃基板用玻璃不含As2O3、Sb2O3和PbO，并可以用于减轻环境负担。
而且，如表1和2中所示，由实施例1至19得到的玻璃基板用玻璃具有0.20至1.40％的Li2O、Na2O和K2O总含量，含有至少一种选自氧化锡(SnO2)、氧化铁(Fe2O3)和氧化铈(CeO2)的氧化物作为在熔融玻璃中化合价会发生变化的金属的氧化物，并且玻璃中的气泡数为0.7至4.9个/cm3。
与此相反，对比例1中得到的玻璃不含有Li2O、Na2O和K2O中的任意一种，并且其中的气泡数为7.9个/cm3。具体地，实施例1和2中得到的玻璃与对比例1中得到的玻璃的基本玻璃组分相同，不同之处在于K2O的含量。然而，由于实施例1和2中得到的玻璃中的气泡数为1.4和0.7个/cm3，所以可见该玻璃的精练性优于对比例1中得到的玻璃。
对比例2中得到的玻璃含有0.30％的氧化锡(SnO2)和0.05％的氧化铁(Fe2O3)，具有0.18％的Li2O、Na2O和K2O总含量并且还含有0.49％的氯离子(Cl)和0.30％的SO3，所述玻璃中的气泡数为6.3个/cm3。当实施例1至19中得到的玻璃与对比例2中得到的玻璃相比时，实施例1至19中得到的玻璃中的气泡数为0.7至4.9个/cm3，由此可见，实施例1至19中得到的玻璃的精练性优于对比例2中得到的玻璃。
实施例20-22(通过连续方法制备玻璃基板的实例)
在各个实施例20至22中，在具有由耐火砖制成的熔融容器和由铂制成的调节容器的连续熔融装置中，将已制备的具有表3中所示组成的玻璃原料在1580℃下熔融，在1650℃下精制并在1500℃下搅拌，然后将熔融玻璃通过下拉法加工成厚0.6mm的薄板，从而得到显示器用玻璃基板。当制备原料时，提供经纯化的工业原料，其硫含量和氯含量很低。作为碳酸钙的替代品，在实施例21中加入石膏二水合物，在实施例22中加入氯化钙，从而调节SO3含量和Cl含量。通过将制成的玻璃基板溶入氢氟酸中将SO3和Cl与其它成分化学分离并定量测定。
在以上述方式在实施例20至22中得到的玻璃中，各个玻璃的气泡数以与实施例1至19相同的方式计数，其结果示于表3中。
表3
RO*：MgO、CaO、SrO和BaO的总量
R2O**：Li2O、Na2O和K2O的总量
Cl***：＜0.01质量％意指检测器的检测极限或更低
NB：气泡数
如表3中所示，实施例20中得到的玻璃基板用玻璃中的气泡数为24×10-6/cm3，因此实施例20的玻璃基板具有足够高的无气泡性，适于作为第7代和以后的大型基板(1870×2200mm)。此外，尽管实施例21和22中得到的构成玻璃基板的玻璃含有0.010％的SO3(实施例21)或0.05％的Cl(实施例22)，但是气泡数为720×10-6个/cm3或120×10-6个/cm3，结果实施例21和22中的玻璃基板完全可用作第6代基板(1500×1850mm)或用作更小显示器的基板。
当液晶显示器模块利用上述实施例20中得到的玻璃基板制备并对其进行测试时，该模块与利用传统无碱玻璃的模块相比没有任何问题，因此已发现本发明的玻璃基板可以作为传统无碱玻璃基板的替代品。
工业实用性
本发明提供的显示器用玻璃基板质轻、具有高精练性同时减轻了环境负担。因此，其可适于用在诸如TFT-LCD等的显示器中。
Claims (14)
1.一种显示器用玻璃基板，所述玻璃基板由按质量％计包括如下组分的玻璃形成：
50至70％的SiO2，
5至18％的B2O3，
10至25％的Al2O3，
0至10％的MgO，
0至20％的CaO，
0至20％的SrO，
0至10％的BaO，
5至20％的RO，其中，R是至少一种选自Mg、Ca、Sr和Ba的元素，和
大于0.20％但不超过2.0％的R’2O，其中，R’是至少一种选自Li、Na和K的元素，
所述玻璃按质量％计包含0.05至1.5％的在熔融玻璃中化合价会发生变化的金属的氧化物，并且基本上不含As2O3、Sb2O3和PbO。
2.如权利要求1所述的显示器用玻璃基板，其中，所述玻璃按质量％计包括如下组分：
55至65％的SiO2，
10至14％的B2O3，
15至19％的Al2O3，
1至3％的MgO，
4至7％的CaO，
1至4％的SrO，
0至2％的BaO，
5至16％的RO，其中，R是至少一种选自Mg、Ca、Sr和Ba的元素，和
大于0.20％但不超过2.0％的R’2O，其中，R’是至少一种选自Li、Na和K的元素，
所述玻璃按质量％计包含0.1至1.5％的在熔融玻璃中化合价会发生变化的金属的氧化物，并且基本上不含As2O3、Sb2O3和PbO。
3.如权利要求1或2所述的显示器用玻璃基板，其中，所述R2’O的含量大于0.20％但不超过0.5％。
4.如权利要求1至3中任意一项所述的显示器用玻璃基板，其中，所述玻璃含有K2O作为R’2O，并且基本上不含Li2O和Na2O。
5.如权利要求1至4中任意一项所述的显示器用玻璃基板，其中，所述玻璃含有至少一种选自氧化锡、氧化铁和氧化铈的氧化物作为在熔融玻璃中化合价会发生变化的金属的氧化物；
6.如权利要求5所述的显示器用玻璃基板，其中，所述玻璃中氧化锡的含量在0.01至0.5％的范围内。
7.如权利要求5或6所述的显示器用玻璃基板，其中，所述玻璃中氧化铁的含量在0.05至0.2％的范围内。
8.如权利要求5至7中任意一项所述的显示器用玻璃基板，其中，所述玻璃中氧化铈的含量在0至1.2％的范围内。
9.如权利要求1至8中任意一项所述的显示器用玻璃基板，其中，所述玻璃中以SO3形式的氧化硫的含量被限定为0质量％或更高，但低于0.010质量％。
10.如权利要求1至9中任意一项所述的显示器用玻璃基板，其中，所述玻璃中卤离子的总含量被限定为0质量％或更高，但低于0.05质量％。
11.如权利要求1至10中任意一项所述的显示器用玻璃基板，其中，所述玻璃具有2.49g/cm3或更低的密度。
12.如权利要求1至11中任意一项所述的显示器用玻璃基板，其中，所述玻璃在50℃至300℃的温度下具有28×10-7至39×10-7/℃的线性热膨胀系数。
13.具有权利要求1至12中任意一项所述的显示器用玻璃基板的显示器。
14.如权利要求13所述的显示器，所述显示器是液晶显示器。
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