DE112006002185B9

DE112006002185B9 - Glaszusammensetzung und Verfahren zum Herstellen einer Glaszusammensetzung

Info

Publication number: DE112006002185B9
Application number: DE112006002185.0T
Authority: DE
Inventors: Haruki Niida; Akihiro Koyama; Yukihito Nagashima; Shoichi Kishimoto
Original assignee: Avanstrate Inc
Current assignee: Avanstrate Inc
Priority date: 2005-08-15
Filing date: 2006-08-04
Publication date: 2017-06-29
Anticipated expiration: 2026-08-05
Also published as: KR101266223B1; TWI561487B; TW201336798A; TW200710056A; CN104250066A; DE112006002185T5; TWI547460B; US7786035B2; TW201446697A; JP2012180279A; DE112006002185B4; US20100273634A1; CN104261675A; US20090131238A1; US20120129679A1; JP5685568B2; JPWO2007020824A1; JP5719806B2; JP2012188350A; JP2013040098A

Abstract

Glaszusammensetzung, die in Massen-% umfasst: 40 bis 70% SiO2, 5 bis 20% B2O3, 10 bis 25% Al2O3, 0 bis 10% MgO, 0 bis 20% CaO, 0 bis 20% SrO und 0 bis 10% BaO und ferner mehr als 0,06% R2O, und mehr als 0% und nicht mehr als 1,5% Cl umfasst, wobei R wenigstens eines ist, das ausgewählt ist aus Li, Na und K und Li2O in einen Bereich von 0 bis 0,07% fällt, Na2O in einen Bereich von 0 bis 0,1% fällt und K2O in einen Bereich von 0,05 bis 1,5% fällt, jeweils in Massen-%, und wobei der K2O-Gehalt größer ist als der Na2O-Gehalt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Glaszusammensetzung und ein Verfahren zum Herstellen einer Glaszusammensetzung und insbesondere Aluminoborosilikatglaszusammensetzungen.
Stand der Technik
Alkali-freie Borosilikatglaszusammensetzungen wurden als Glaszusammensetzungen für das Substrat von Informationsanzeigevorrichtungen, insbesondere Flüssigkristalldisplayvorrichtungen als Aktivmatrix, verwendet. Ein charakteristisches Beispiel für solches alkali-freies Borosilikatglas ist Code 7059-Glas, das von Corning aus den Vereinigten Staaten hergestellt wird.
Bei Herstellungsprozessen von Glaszusammensetzungen ist ein Prozess, bei dem restliche Blasen in der Glaszusammensetzung entfernt werden, allgemein als Läuterung bekannt. Ein Verfahren des Zusetzens eines Läuterungsmittels zum Läutern einer Glasschmelze ist ebenso allgemein bekannt. Arsenoxid, Antimonoxid und Fluoride sind einige der bekannten Beispiele für Läuterungsmittel. In Verbindung damit besteht ein sozialer Bedarf, die Menge dieser hoch umweltfeindlichen Bestandteile zu verringern. Zum Beispiel offenbart die JP 10(1998)-25132 A ein Verfahren, bei dem für die Zwecke des Schmelzens und Läuterns gleichzeitig Sulfat und Chlorid zu Rohglasmaterialien gegeben werden.
Die Veröffentlichung lehrt insbesondere das Zusetzen von Sulfat in einer SO₃-Menge von 0,005 bis 1,0 Gew.-% und Chlorid in einer Cl₂-Menge von 0,01 bis 2,0 Gew.-% als Läuterungsmittel. Die Veröffentlichung lehrt auch das Bereitstellen von Sulfat und Chlorid als Läuterungsmittel und das Verwenden von BaSO₄, CaSO₄ und dergleichen als Sulfat und BaCl₂, CaCl₂ und dergleichen als Chlorid.
Die JP S60-141 642 A offenbart indessen eine Glaszusammensetzung, die als Entgasungsmittel wenigstens einen Bestandteil enthält, der ausgewählt ist aus As₂O₃, Sb₂O₃, (NH₄)₂SO₄, NaCl und Fluoriden.
In der in der JP H10-25 132 A offenbarten Technik zum Läutern von Glas werden Rohglaszusammensetzungen gleichzeitig Sulfat und Chlorid zugesetzt. Das zugesetzte Chlorid ist ein Erdalkalimetallchlorid wie beispielsweise BaCl₂, CaCl₂.
Die gewöhnlich für die Flüssigkristalldisplayvorrichtung als Aktivmatrix verwendete alkali-freie Borosilikatglaszusammensetzung ist hochviskos und dies erschwert die Läuterung des Glases.
Ferner weisen Bestandteile, wie beispielsweise Aluminium, Bor und Silizium Eigenschaften auf, dass ihre Mobilität in Glas durch die starke elektrostatische Bindung aufgrund der hohen Ladung begrenzt ist. Aus diesem Grund war es schwierig, eine gute Klarheit in dem Glas der Borosilikatglaszusammensetzung zu erreichen.
Als Gegenmaßnahme zu diesen Problemen lehrt die JP S60-141 642 A das Verwenden von NaCl. Ein Problem der Verwendung von NaCl ist jedoch, dass sich die Natriumionen nach dem Zusammenfügen des Glases in eine Flüssigkristalldisplayvorrichtung aus dem Glas herauslösen und das Leistungsvermögen des Flüssigkristallelements je nach der Menge an heraus gelösten Natriumionen beeinträchtigt werden kann.
Die JP 2002 201 040 A schlägt ein Aluminoborosilikatglas vor, bei dem das Auftreten von Blasen reduziert ist. Dieses Aluminoborosilikatglas umfasst, in Massen-%, 45 bis 78 SiO₂, 2 bis 22 Al₂O₃, 4 bis 15 B₂O₃, 0 bis 2 Li₂O, 0 bis 10 Na₂O, 0 bis 3 K₂O, 0 bis 5 MgO, 0 bis 8 CaO, 0 bis 10 SrO, 0 bis 17 BaO, 0 bis 10 ZnO, 0 bis 0.15 Fe₂O₃, 0 bis 0.015 SO₃, 0 bis 1 Cl, und 0 bis 0.5 F, wobei Cl + F ≥ 0.05 ist.
Die JP 2003 026 442 A offenbart ein Glassubstrat für Feldemissionsdisplays, welches sogar dann, wenn eine Hochspannung angelegt wird, für eine Färbung des Glases durch Röntgenstrahlung weniger anfällig ist, und zudem eine hohe Röntgenabsorptionsvermögen aufweist. Das Glassubstrat für das Feldemissionsdisplay ist dadurch gekennzeichnet, dass es praktisch kein PbO umfasst und einen Röntgenabsorptionskoeffizient ≥ 125 cm^–1 bei 1.5 Angström Wellenlänge aufweist.
Die DE 100 00 836 A1 betrifft ein alkalifreies Aluminoborosilikatglas, welches folgende Zusammensetzung (in Gew.-% auf Oxidbasis) aufweist: SiO₂ > 58–65, B₂O₃ > 6–10.5, Al₂O₃ > 14–25, MgO 0–< 3, CaO 0–9, BaO > 3–8, mit MgO + CaO + BaO 8–18, ZnO 0–< 2, und das sich für die Verwendung als Substratglas sowohl in der Displaytechnik als auch in der Dünnschichtphotovoltaik eignet.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die vorstehenden Probleme zu lösen. Eine Aufgabe der Erfindung ist insbesondere, eine Glaszusammensetzung bereitzustellen, die für Informationsanzeigevorrichtungen, wie beispielsweise eine Flüssigkristalldisplayvorrichtung, verwendbar ist, wenige Blasen enthält und unter Verwenden von verringerten Mengen an hoch umweltfeindlichem Arsenoxid und Antimonoxid hergestellt wird. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren bereitzustellen, das für die Herstellung solcher Glaszusammensetzungen geeignet ist. Es ist noch eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Glassubstrat für Informationsanzeigevorrichtungen unter Verwenden der Glaszusammensetzung und eine Informationsanzeigevorrichtung unter Verwenden des Glassubstrats bereitzustellen.
Eine Glaszusammensetzung der vorliegenden Erfindung schließt kleine Mengen an Alkalimetalloxid und Cl in einer Aluminoborosilikatglaszusammensetzung ein.
Eine Glaszusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung enthält insbesondere, in Massen-%, 40 bis 70% SiO₂, 5 bis 20% B₂O₃, 10 bis 25% Al₂O₃, 0 bis 10% MgO, 0 bis 20% CaO, 0 bis 20% SrO und 0 bis 10% BaO und enthält ferner mehr als 0,06% R₂O, und mehr als 0% und nicht mehr als 1,5% Cl, wobei R wenigstens eine Art ist, die ausgewählt ist aus Li, Na und K und Li₂O in einem Bereich von 0 bis 0,07% fällt, Na₂O in einen Bereich von 0 bis 0,1% fällt und K₂O in einen Bereich von 0,05 bis 1,5% fällt, jeweils in Massen-%, und wobei der K₂O-Gehalt größer ist als der Na₂O-Gehalt.
Als für die Herstellung der Glaszusammensetzung geeignetes Verfahren stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Glaszusammensetzung bereit. Das Verfahren schließt den Schritt des Schmelzens eines Rohglasmaterials zum Erhalten einer Glaszusammensetzung ein. Die Glaszusammensetzung enthält, in Massen-%, 40 bis 70% SiO₂, 5 bis 20% B₂O₃, 10 bis 25% Al₂O₃, 0 bis 10% MgO, 0 bis 20% CaO, 0 bis 20% SrO und 0 bis 10% BaO und enthält ferner mehr als 0,06% R₂O, wobei R wenigstens eine Art ist, die ausgewählt ist aus Li, Na und K und Li₂O in einen Bereich von 0 bis 0,07% fällt, Na₂O in einen Bereich von 0 bis 0,1% fällt und K₂O in einen Bereich von 0,05 bis 1,5% fällt, jeweils in Massen-%, und wobei der K₂O-Gehalt größer ist als der Na₂O-Gehalt. Ein Chlorid wird als Teil des Rohglasmaterials verwendet.
In einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Glassubstrat für Informationsanzeigevorrichtungen bereit, das die Glaszusammensetzung umfasst. In einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine Informationsanzeigevorrichtung bereit, die das Glassubstrat für Informationsanzeigevorrichtungen einschließt.
Mit der vorliegenden Erfindung kann ein ausreichender Läuterungseffekt in einer Aluminoborosilikatglaszusammensetzung erhalten werden, ohne dabei hoch umweltfeindliche Bestandteile, wie beispielsweise Arsenoxid, oder nur eine begrenzte Menge davon zu verwenden. Die vorliegende Erfindung stellt Möglichkeiten bereit, leicht Glassubstrate für große Informationsanzeigevorrichtungen mit hoher Ausbeute und geringen Kosten unter gleichzeitiger Vermeidung der Verwendung hoch umweltfeindlicher Bestandteile herzustellen.
Kurze Beschreibung der Figuren
1 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel für ein Glassubstrat für Informationsanzeigevorrichtungen, die aus einer Glaszusammensetzung der vorliegenden Erfindung gebildet wurden, zeigt.
2 ist eine Querschnittsansicht einer Informationsanzeigevorrichtung die eine beispielhafte Verwendung des Glassubstrats für die Informationsanzeigevorrichtungen aus 1 zeigt.
Beste Ausführungsform der Erfindung
Im Folgenden gibt der Prozentsatz, der den Gehalt von jedem Bestandteil einer Glaszusammensetzung und des Rohglasmaterials beschreibt, Massenprozent an.
Eine Glaszusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann unter Verwenden von Chlorid als Teil der Rohglasmaterialien hergestellt werden. Vorzugsweise ist Chlor in der Glaszusammensetzung durch Schmelzen einer Charge von Rohglasmaterial enthalten, die so hergestellt wurde, dass sie Chlorid, insbesondere Alkalimetallchlorid und/oder Erdalkalimetallchorid einschließt. Auf diese Weise kann Chlor effektiv seinen Läuterungseffekt in der Glasschmelze ausüben.
Das Chlorid ist bevorzugt wenigstens eine Verbindung, die ausgewählt aus zum Beispiel Magnesiumchlorid, Calciumchlorid, Strontiumchlorid, Bariumchlorid, Lithiumchlorid, Natriumchlorid und Kaliumchlorid, mehr bevorzugt Lithiumchlorid, Natriumchlorid und Kaliumchlorid und besonders bevorzugt Kaliumchlorid. Das Chlorid kann auch wenigstens eine Verbindung sein, die ausgewählt ist aus Magnesiumchlorid, Calciumchlorid, Strontiumchlorid und Bariumchlorid. Der Chloridgehalt in einem Rohglasmaterial liegt wünschenswerter Weise in einem Bereich von mehr als 0% bis nicht mehr als 1,5%, bevorzugt 0,05 bis 1,5% und besonders bevorzugt mehr als 0,09% bis nicht mehr als 1,5%. Auf diese Weise kann Chlor effektiv seinen Läuterungseffekt in der Glasschmelze ausüben.
Obwohl der Mechanismus der Läuterungswirkung durch Chlorid nicht vollständig klar ist, haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung die folgende Erklärung vorgeschlagen.
Der Siedepunkt von Chlorid, insbesondere Alkalimetallchlorid, befindet sich nahe dem Temperaturbereich von zum Beispiel 1400°C bis 1650°C, der zum Schmelzen einer Glaszusammensetzung der vorliegenden Erfindung geeignet ist. LiCl weist einen Siedepunkt in einem Bereich von 1325°C bis 1360°C auf und NaCl weist einen Siedepunkt von 1413°C auf. KCl sublimiert bei 1500°C. Das heißt, dass angenommen wird, dass die Dampfdrücke dieser Alkalimetallchloride bei einer geeigneten Schmelztemperatur einer Glaszusammensetzung der vorliegenden Erfindungen auf Werte zunehmen, die mit Atmosphärendruck vergleichbar sind.
Es ist daher möglich, dass das Chlor in dem Prozess des Schmelzens einer Glaszusammensetzung der vorliegenden Erfindung an das Alkali in der Glasschmelze binden und ein Alkalimetallchloridgas erzeugen würde. Das Alkalimetallchloridgas bildet Blasen in der Glasschmelze oder erhöht die Größe der Blasen in der Glasschmelze. Diese Blasen würden sich dann zu der Oberfläche der Glasschmelze begeben und aufbrechen, so dass die Blasen aus der Glasschmelze entfernt werden. Es wird in Erwägung gezogen, dass die Läuterung der Glaszusammensetzung durch diesen Mechanismus abläuft.
Da Cl flüchtig ist, ist der Cl-Gehalt indessen in dem Rohglasmaterial oft höher als in dem Produktglas. Wenn das Rohglasmaterial eine Spurenmenge von Cl enthält, kann kaum Cl in dem Produktglas übrig bleiben.
Wie andere Alkalibestandteile ist KCl ein monovalentes Salz und unterliegt daher einer schwachen elektrischen Bindung in dem geschmolzenen Glas. Da Kalium jedoch einen größeren Innenradius als Natrium besitzt, ist dessen Mobilität durch die sterische Behinderung in der dichten Struktur der Glaszusammensetzung beschränkt, die aufgrund des Abkühlens aus dem geschmolzenen Zustand eine Volumenschrumpfung durchlaufen hat.
Zu den überragenden Eigenschaften von KCl trägt bei, dass es sich frei in dem geschmolzenen Glas bei hohen Temperaturen bewegen kann und in die Blasen eindringen kann, um entgasende Wirkungen auszuüben, und dass die Auflösung durch die begrenzte Mobilität in der Glaszusammensetzung nicht leicht eintreten kann.
Des Weiteren verdampft KCl im Vergleich zu NaCl bei höheren Temperaturen. Das heißt, dass KCl in einem Temperaturbereich verdampft, in dem das Glas eine geringe Viskosität besitzt. Allgemein macht dies die Verwendung von KCl für das Läutern von hochviskosem Glas besonders vorteilhaft.
Bei einer Vakuumläuterungstechnik, bei der die Glasschmelze bei einer reduzierten Druckatmosphäre entgast wird, wird indessen ein Läuterungsgefäß verwendet, das einen komplexen Aufbau zum Versiegeln und für andere Zwecke aufweist. In diesem Fall sollte das Läutern bevorzugt in einem niedrigeren Temperaturbereich (1450°C bis 1500°C) als den normalen Läuterungstemperaturen (1600°C oder höher) durchgeführt werden. In dieser Hinsicht ist die Verwendung von KCl für Vakuumläuterung insbesondere von Vorteil, da KCl durch die Ladungen schwächer gebunden wird als Erdalkalimetallchlorid und sich daher in hochviskosem geschmolzenem Glas freier bewegt.
Alkalimetalloxide, wie beispielsweise Li₂O, Na₂O und K₂O lösen sich aus dem Glas heraus und beeinflussen andere Bauteile ungünstig. Aus diesem Grund wurden Alkalimetalloxide bei Anwendungen wie den Glassubstraten für Flüssigkristalldisplayvorrichtungen aus der Glaszusammensetzung ausgeschlossen. Wenn die Alkalimetalloxide jedoch in Spurenmengen verwendet werden, kann der Glasläuterungseffekt verbessert werden, während der Einfluss des Herauslösens aus dem Glas auf einen Wert, der keine praktischen Probleme verursachen würde, unterdrückt wird. Der Grund hierfür ist, dass die Alkalimetalloxide die Viskosität des Glases verringern und dazu beitragen, die Zersetzung von Siliziumoxid zu erleichtern, das sich in dem Rohglasmaterial nicht leicht zersetzt. Es wird bevorzugt, dass der K₂O-Gehalt in der Glaszusammensetzung auf wenigstens den gleichen Wert wie der Na₂O-Gehalt, mehr bevorzugt auf ausreichend mehr als der Na₂O-Gehalt oder besonders bevorzugt auf wenigstens zwei mal, noch mehr bevorzugt wenigstens drei mal und ganz besonders bevorzugt wenigstens vier mal mehr als der Na₂O-Gehalt eingestellt wird. Durch Beschränken des Gehalts von Na₂O, das eine relativ hohe Mobilitätsrate in Glas besitzt, auf diese Weise, kann das Herauslösen von Alkalimetall aus dem Glas effektiver unterdrückt werden. Aus dem gleichen Grund wird bevorzugt, den Li₂O-Gehalt auf weniger als den Na₂O-Gehalt und mehr bevorzugt auf weniger als die Hälfte des Na₂O-Gehalts einzustellen.
Es wird bevorzugt, dass die Glaszusammensetzung zwei oder mehr Arten an Alkalimetalloxiden enthält. Wenn zwei oder mehr Arten von Alkalimetalloxiden in der Glaszusammensetzung vorhanden sind, kann die Mobilitätsrate der Alkalimetallionen aufgrund der kombinierten alkalischen Wirkung effektiver verringert werden. Dies verringert ferner das Herauslösen von Alkalimetallen oder Alkalimetallionen aus der Glaszusammensetzung, wodurch die chemische Beständigkeit der Glaszusammensetzung verbessert wird.
Im Folgenden wird jeder Bestandteil der Glaszusammensetzung beschrieben.
(SiO₂)
Als Glasnetzwerkbildner ist SiO₂ ist ein wesentlicher Bestandteil und hat die Wirkung, die chemische Beständigkeit und Hitzebeständigkeit des Glases zu verbessern. Diese Wirkung kann nicht ausreichend erhalten werden, wenn der SiO₂-Gehalt weniger als 40% beträgt. Wenn der SiO₂-Gehalt mehr als 70% beträgt, durchläuft das Glas leicht eine Entglasung. Dies erschwert das Schmelzen des Glases und die erhöhte Viskosität erschwert das Homogenisieren des Glases. Der SiO₂-Gehalt sollte daher 40 bis 70%, bevorzugt 58 bis 70%, 57 bis 65%, 60 bis 65%, 56 bis 65% und 56 bis 60% betragen.
(B₂O₃)
B₂O₃ ist ein wesentlicher Bestandteil, da es die Viskosität des Glases verringert und die Zersetzung und das Läutern des Glases erleichtert. Diese Wirkung kann nicht ausreichend erhalten werden, wenn der Gehalt an B₂O₃ weniger als 5% beträgt. Wenn der B₂O₃-Gehalt 20% übersteigt, verschlechtert sich die Säurebeständigkeit des Glases und es tritt schnell eine Verdampfung ein, was ein Homogenisieren des Glases erschwert. Der B₂O₃-Gehalt sollte daher 5 bis 20%, bevorzugt 8 bis 13% und 5 bis 12% betragen.
(Al₂O₃)
Als Glasnetzwerkbildner ist Al₂O₃ ein wesentlicher Bestandteil und besitzt die Wirkung, die chemische Beständigkeit und Hitzebeständigkeit des Glases zu verbessern. Diese Wirkung kann nicht ausreichend erhalten werden, wenn der Al₂O₃-Gehalt kleiner als 5% ist. Wenn der Al₂O₃-Gehalt mehr als 25% beträgt, nimmt die Viskosität des Glases ab und die Säurebeständigkeit verschlechtert sich. Der Gehalt an Al₂O₃ sollte daher 10 bis 25%, bevorzugt 13 bis 20%, 10 bis 20% und 10 bis 18% betragen.
(MgO, CaO)
MgO und CaO sind optionale Bestandteile, die die Viskosität des Glases verringern und eine Zersetzung und die Läuterung des Glases verbessern. Wenn der MgO-Gehalt und der CaO-Gehalt 10% bzw. 20% übersteigen, verschlechtert sich die chemische Beständigkeit des Glases. Der MgO-Gehalt sollte daher 0 bis 10% und der CaO-Gehalt 0 bis 20% betragen.
Um den Läuterungseffekt durch Chlorid zu verbessern sollte bevorzugt sowohl MgO als auch CaO in einer Menge von wenigstens 1% enthalten sein. Der MgO-Gehalt kann 5 bis 10% betragen. Um einer Entglasung des Glases vorzubeugen, sollte der MgO-Gehalt vorzugsweise nicht mehr als 5% und der CaO-Gehalt vorzugsweise nicht mehr als 10% betragen. Zum Beispiel liegt der MgO-Gehalt besonders bevorzugt bei 1 bis 5% und der CaO-Gehalt liegt besonders bevorzugt bei 1 bis 10%. Ganz besonders bevorzugt beträgt der CaO-Gehalt 1 bis 6% und der MgO-Gehalt weniger als 5%.
(SrO, BaO)
SrO und BaO sind optionale Bestandteile, die die Viskosität des Glases verringern und eine Zersetzung und die Läuterung des Glases verbessern. Wenn der SrO-Gehalt und der BaO-Gehalt 10% bzw. 20% übersteigen, verschlechtert sich die chemische Beständigkeit des Glases. Aufgrund der großen Ionenradii existieren zudem Fälle, in denen SrO und BaO die Mobilität der Kalium- und Chloridionen in dem Glas behindern, was eine Läuterung des Glases erschwert. Der Gehalt an SrO sollte daher 0 bis 20%, bevorzugt 0 bis 4%, besonders bevorzugt 1 bis 10% und ganz besonders bevorzugt 1 bis 6% betragen. Der Gehalt an BaO sollte 0 bis 10%, besonders bevorzugt 0 bis 1% betragen. Der BaO-Gehalt kann bei 3 bis 10% liegen.
(K₂O, Na₂O)
K₂O ist ein Bestandteil, der die Glasviskosität verringert und die Läuterung des Glases erleichtert. K₂O bindet an die Chlorionen in der Glasschmelze und verdampft in Form von Kaliumchlorid bei Temperaturen von 1500°C oder mehr. Dies erleichtert das Erhöhen der Größe von Blasen in dem Glas und verursacht ein Treiben der Blasen zu der Oberfläche. Durch diese Fließwirkung dient K₂O auch zum Homogenisieren der Glasschmelze. Der K₂O-Gehalt sollte bevorzugt 0,05% oder mehr, besonders bevorzugt 0,07% oder mehr betragen. Indessen gibt es Fälle, in denen K₂O den thermischen Expansionskoeffizienten des Glases erhöht. Um einen Unterschied zwischen den thermischen Expansionskoeffizienten von Siliziummaterialien zu verhindern, beträgt der Gehalt an K₂O bevorzugt nicht mehr als 1,5%. Das heißt, dass der K₂O-Gehalt 0,05 bis 1,5% betragen kann.
Anders als andere Alkalimetalloxide, wie beispielsweise Na₂O und Li₂O, besitzt K₂O eine geringe Mobilitätsrate in Glas und löst sich nicht leicht aus dem Glas heraus. Dadurch wird es möglich, dass K₂O in dem Glassubstrat für Informationsanzeigevorrichtungen, wie beispielsweise einer Flüssigkristalldisplayvorrichtung, enthalten ist. Um das Herauslösen von Alkalimetalloxiden aus dem Glas zu unterbinden, beträgt der Na₂O-Gehalt wünschenswerter Weise nicht mehr als der K₂O-Gehalt, wie oben beschrieben ist. Der Na₂O-Gehalt beträgt 0 bis 0,1%.
(Li₂O)
Li₂O ist ein optionaler Bestandteil, der die Glasviskosität verringert und die Läuterung des Glases erleichtert. Wie in dem Fall von K₂O verdampft Li₂O in Form von Lithiumchlorid und erhöht die Größe von Blasen in dem Glas und bewirkt ein Treiben der Blasen zu der Oberfläche. Gleichzeitig dient Li₂O auch zum Homogenisieren der Glasschmelze. Durch Zusetzen einer Spurenmenge von Li₂O (zum Beispiel 0,015%) kann der Volumenwiderstand der Glaszusammensetzung verringert werden. Der Li₂O-Gehalt liegt bevorzugt bei nicht mehr als 0,07%. Das heißt, dass der Li₂O-Gehalt 0 bis 0,07% betragen kann.
(Cl)
Der Cl-Gehalt kann in einem Bereich von mehr als 0% liegen. Da Cl ein Bestandteil ist, der das Läutern des Glases erleichtern kann, beträgt der Gehalt an Cl bevorzugt 0,04% oder mehr, besonders bevorzugt mehr als 0,09%. Der Mechanismus des Läuterns des Glases mit Hilfe von Cl ist oben angegeben.
Da Cl flüchtig ist, ist der Cl-Gehalt in dem Rohglasmaterial oft größer als in dem Produktglas. Aus diesem Grund sollte eine Rohglasmaterial-Charge Cl in einer Menge von 0,05% oder mehr enthalten. Da sich Cl jedoch in dem Glas nicht leicht zersetzt, kann eine Kondensation in dem gebildeten Glas auftreten, wenn der Cl-Gehalt 1,5% übersteigt. Dies kann zur Bildung von Blasen führen, die Chloridkristalle enthalten oder die Phasentrennung oder Entglasung des Glases begünstigen. Es wird daher gewünscht, dass der Cl-Gehalt nicht mehr als 1,5% beträgt.
Kalium als Bestandteil von K₂O und Cl können aus verschiedenen Quellenmaterialien zugeführt werden. Die absoluten Anteile dieser Elemente sind jedoch so klein, dass sie bei der Bindungsreaktion mit anderen Ionen konkurrieren, so dass die Bindung dieser Elemente nicht ausreichend vonstatten gehen kann.
Wenn das dem Rohglasmaterial zugesetzte Quellenmaterial von K und Cl Kaliumchlorid (KCl) ist, können K und Cl zum anderen von einem frühen Zeitpunkt des Schmelzens an als KCl vorliegen. Dies ist für die Läuterung von Vorteil, da schnell Blasen gebildet werden, wenn die Glastemperatur den Siedepunkt von KCl überschreitet. Daher ist bevorzugt, KCl als Quellenmaterial für K und Cl zu verwenden.
(Kombinierter alkalischer Effekt)
Der Gesamtgehalt an Alkalimetalloxiden (zum Beispiel der R₂O-Gehalt, der den Gesamtgehalt an Li₂O, Na₂O und K₂O wiedergibt) liegt wünschenswerter Weise in einem Bereich von mehr als 0,06% bis nicht mehr als 1,5%, bevorzugt mehr als 0,07% und nicht mehr als 1,5%. Der R₂O-Gehalt kann in einem Bereich liegen, der größer als 0,2% ist.
Es sollte jedoch beachtet werden, dass Li₂O, Na₂O und K₂O Alkalimetalloxide sind und daher können sich die Kationen in dem Glas freier bewegen als alle anderen Metallkationen.
Von diesen Alkalimetalloxiden weist K₂O die niedrigste Mobilitätsrate in Glas auf. Wenn K₂O in der Glaszusammensetzung mit Li₂O oder Na₂O enthalten ist, kann die chemische Beständigkeit der Glaszusammensetzung, wie oben beschrieben ist, verbessert werden.
Wenn mehr als eine Art Alkalimetalloxid gleichzeitig verwendet wird, kann ferner ein besserer Läuterungseffekt erhalten werden, als wenn nur eine Art von Alkalimetalloxid zugesetzt wird. So ein besserer Läuterungseffekt wird noch mehr hervortreten, wenn K₂O und Li₂O zusammen verwendet werden.
(Andere Bestandteile)
Eine Glaszusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann irgendeinen der vorstehend genannten Glasbestandteile in den gewünschten Bereichen enthalten, wobei im Wesentlichen vorzugsweise nur die vorstehend genannten Bestandteile in den gewünschten Bereichen enthalten sind. Um zum Beispiel den Brechungsindex und das Temperatur-Viskositäts-Verhalten zu Steuern und einer Entglasung vorzubeugen, können jedoch auch andere Bestandteile enthalten sein. Als solche weiteren Bestandteile können ZnO, SnO₂, TiO₂, Y₂O₃, La₂O₃, Ta₂O₅, Nb₂O₅, GeO₂ oder Ga₂O₃ in einer Gesamtmenge von höchstens 3% enthalten sein. In bestimmten Fällen kann die Zugabe von ZnO nicht bevorzugt sein. Des Weiteren können Oxide von As oder Sb enthalten sein, wie später beschrieben ist. Fe₂O₃ kann auch in einem Bereich von weniger als 0,5% enthalten sein. NiO kann in einem Bereich von weniger als 0,05% enthalten sein. CoO kann in einem Bereich von weniger als 0,01% enthalten sein. In bestimmten Fällen kann Mo in einem Bereich von weniger als 0,02% enthalten sein.
Die Glaszusammensetzung kann eine Zusammensetzung sein, die im Wesentlichen die vorstehend genannten Gruppen von Bestandteilen (eine Gruppe von Bestandteilen von SiO₂ bis Cl, die oben einzeln beschrieben wurden und eine Gruppe von Bestandteilen von ZnO bis Mo, die in dem vorstehenden Absatz angegeben sind) umfasst. In diesem Fall schließt die Glaszusammensetzung im Wesentlichen keine anderen Bestandteile als diese Gruppen von Bestandteilen ein.
Wie es hierin verwendet wird, soll der Begriff „schließt im Wesentlichen nicht ein” den Einschluss einer Spurenmenge einer Verunreinigung, die bei der technischen Herstellung unvermeidbar ist, einschließen. Insbesondere soll dies bedeuten, dass eine Spurenmenge einer Verunreinigung in einer Menge von weniger als 0,05%, bevorzugt weniger als 0,03% und besonders bevorzugt weniger als 0,01% enthalten ist.
Bei einer Glaszusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann die verwendete Menge an Arsenoxid oder Antimonoxid verringert werden, während gleichzeitig eine gewünschte Klarheit des Glases realisiert werden kann. Die vorliegende Erfindung sollte jedoch nicht so verstanden werden, dass As, Sb oder andere hoch umweltfeindliche Bestandteile vollständig ausgeschlossen sind. Obwohl bevorzugt wird, dass eine Glaszusammensetzung der vorliegenden Erfindung im Wesentlichen keine Oxide von Arsen und Antimon enthält, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Wie später in den Beispielen beschrieben werden wird, kann eine Glaszusammensetzung der vorliegenden Erfindung Oxide von Arsen und/oder Antimon einschließen. Zum Beispiel können Oxide von Arsen in der As₂O₃-Menge mit mehr als 0% bis nicht mehr als 0,1% enthalten sein. Oxide von Antimon, das nicht so umweltfeindlich ist wie Arsen, kann in der Sb₂O₃-Menge von mehr als 0% bis weniger als 0,4% enthalten sein, wie später in den Beispielen beschrieben werden wird.
Der Gehalt von jedem Bestandteil SiO₂ bis BaO in der vorstehend genannten Gruppe von Bestandteilen kann zum Beispiel 58 bis 70% SiO₂, 8 bis 13% B₂O₃, 13 bis 20% Al₂O₃, 1 bis 5% MgO, 1 bis 10% CaO, 0 bis 4% SrO und 0 bis 1% BaO sein.
In der Gruppe der Bestandteile kann der Gehalt zum Beispiel ferner 57 bis 65% SiO₂, 5 bis 12% B₂O₃, 10 bis 20% Al₂O₃, 5 bis 10% MgO, 0 bis 10% CaO und 0 bis 10% SrO betragen.
In der Gruppe der Bestandteile kann der Gehalt zum Beispiel ferner 60 bis 65% SiO₂, 5 bis 12% (bevorzugt 9 bis 12%) B₂O₃, 10 bis 20% (bevorzugt 10 bis 15%) Al₂O₃, 0 bis 5% (bevorzugt 1 bis 5%, besonders bevorzugt 2 bis 4,5%) MgO, 1 bis 6% CaO, 0 bis 10% SrO und 0 bis 1% BaO betragen.
In der Gruppe der Bestandteile kann der Gehalt zum Beispiel ferner 56 bis 65% SiO₂, 5 bis 12% B₂O₃, 10 bis 18% Al₂O₃, 0 bis 5% (bevorzugt 2 bis 5%) MgO, 1 bis 10% CaO, 1 bis 10% (bevorzugt 3 bis 10%) SrO und 0 bis 1% BaO betragen.
In der Gruppe der Bestandteile kann der Gehalt zum Beispiel ferner 56 bis 60% SiO₂, 5 bis 12% B₂O₃, 10 bis 18% Al₂O₃, 0 bis 5% MgO, 1 bis 6% CaO, 1 bis 6% SrO und 3 bis 10% BaO betragen.
In der Gruppe der Bestandteile kann der Gehalt zum Beispiel ferner 58 bis 64% SiO₂, 8 bis 12% B₂O₃, 5 bis 18% (bevorzugt 15 bis 18%) Al₂O₃, 1 bis 10% (bevorzugt 1 bis 5%, besonders bevorzugt 1 bis 2%) MgO, 1 bis 6% (bevorzugt 3 bis 8%) CaO, 1,5 bis 4,5% (bevorzugt 2 bis 4%) SrO und 1 bis 5% (bevorzugt 1 bis 4%) BaO betragen.
Ein Verfahren zum Bilden einer Glaszusammensetzung der vorliegenden Erfindung ist im Besonderen nicht beschränkt. Es kann das Draw-Down-Verfahren oder das Schmelzverfahren verwendet werden.
Eine Glaszusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann in geeigneter Weise als Glassubstrat 10 für große und dünne Informationsanzeigevorrichtungen, wie beispielsweise eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung und einen Plasmabildschirm, wie in 1 gezeigt ist, verwendet werden. Das Glassubstrat 10 kann zum Beispiel als Frontplatte 11 und Rückenplatte 12 einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung 100, wie in 2 als Beispiel für eine Informationsanzeigevorrichtung gezeigt ist, verwendet werden. Wie in 2 gezeigt ist, sind die Frontplatte 11 und die Rückenplatte 12, die für die Flüssigkristallanzeigevorrichtung 100 vorgesehen sind, an den beiden Seiten einer Flüssigkristallschicht 20 mit einer Dichtmasse 30 dazwischen und zusammen mit anderen Bauteilen, wie beispielsweise transparenten Elektroden 40 und Alignment-Filmen 50 angeordnet.
Im Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf Basis von Beispielen beschrieben werden. Es sollte beachtet werden, dass die vorliegende Erfindung jedoch nicht durch die folgende Beschreibung eingeschränkt wird.
(Beispiele 1 bis 9, Vergleichsbeispiele 10 bis 12, Vergleichsbeispiele 1 bis 3)
In den Beispielen 1 bis 9, Vergleichsbeispielen 10 bis 12 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 3 wurde nachgewiesen, inwiefern kleine Mengen von Alkalimetalloxid und Cl den Läuterungseffekt beeinflussen würden.
Die in Tabelle 1A und Tabelle 1B gezeigten Chargen von Rohglasmaterialien (im Folgenden können sie als „Chargen” bezeichnet werden) wurden hergestellt. Als übliche Rohglasmaterialien wurden Siliziumoxid, Borsäureanhydrid, Aluminiumoxid, basisches Magnesiumcarbonat, Calciumcarbonat, Strontiumcarbonat und Bariumcarbonat verwendet. Als Cl-Quellen wurden Kaliumchlorid, Calciumchlorid, Natriumchlorid, Lithiumchlorid und Ähnliche verwendet.
Jede Charge wurde geschmolzen und in einem Schmelztiegel aus Platin geläutert. Zuerst wurde der Schmelztiegel in einen elektrischen Ofen gestellt, der auf 1600°C eingestellt worden war, und 16 Stunden lang darin gehalten, um die Charge zu schmelzen. Der Schmelztiegel mit der Glasschmelze wurde aus dem Ofen genommen und abkühlen und sich bei Raumtemperatur verfestigen gelassen. Auf diese Weise wurde ein Glaskörper erhalten. Der Glaskörper wurde aus dem Schmelztiegel genommen und schrittweise abgekühlt. Das Abkühlen wurde gemäß der folgenden Vorgehensweise durchgeführt. Der Glaskörper wurde in einen separaten elektrischen Ofen gestellt, der auf 700°C eingestellt worden war, und 30 Minuten lang darin gehalten. Dann wurde der Glaskörper auf Raumtemperatur abkühlen gelassen, indem der elektrische Ofen ausgeschaltet wurde. Der resultierende Glaskörper wurde als Probeglas verwendet.
(Quantifizierung der Glaszusammensetzung)
Das Probeglas wurde zerkleinert, um die Glaszusammensetzung mittels Röntgenfluoreszenzanalyse unter Verwenden eines RIX3001 von Rigaku Corporation zu quantifizieren. Es wird angemerkt, dass Bor (B) mit Hilfe einer Emissionsspektralanalyse unter Verwenden eines ICPS-1000IV von Shimadzu Corporation quantifiziert wurde.
(Bewertung der Klarheit)
Die Klarheit des Glaskörpers wurde durch Beobachtung der Probe mit einem optischen Mikroskop (40×) und durch Feststellen der Anzahl an Blasen pro 1 cm³ Glas aus der Dicke, der sichtbaren Fläche und der Anzahl an beobachteten Blasen bewertet. Es gibt Schwierigkeiten bei der Bewertung des Läuterungseffekts im absoluten Sinn, da er in Abhängigkeit von der Art der Grundzusammensetzung des Glases variiert. Deshalb wurde eine Bewertung durch Vergleichen von jedem Beispiel mit den Vergleichsbeispielen mit ähnlichen Zusammensetzungen vorgenommen. Die Klarheit (Blasenzustände) wurde als „hervorragend” eingestuft, wenn der relative Anteil der in den Beispielen beobachteten Menge an Blasen weniger als 0,5 betrug, als „gut”, wenn sie 0,5 oder mehr und weniger als 1,0 betrug und „schlecht”, wenn sie 1,0 oder mehr betrug.
Besonders die Probegläser aus den Beispielen 1 bis 6 wurden mit den Blasenzuständen der Vergleichsbeispiele 1 und 2 verglichen. Die Probegläser aus den Beispielen 7 bis 9 und Vergleichsbeispielen 10 bis 12 wurden mit den Blasenzuständen des Vergleichsbeispiels 3 verglichen.
Da dieses Verfahren auf der einfachen Zersetzung unter Verwenden eines Schmelztiegels besteht, ist die Menge an Blasen viel größer als die Anzahl an Blasen, die tatsächlich in einem kommerziell hergestellten Glaskörper vorhanden ist. Nichtsdestotrotz ist bekannt, dass die Anzahl an Blasen, die in einem kommerziell hergestellten Glaskörper vorhanden ist, klein sein wird, wenn die Menge an Blasen, die auf Basis dieses Verfahren bestimmt wurden, klein ist. Es ist daher möglich, dieses Verfahren für die Messung der Bewertung der Klarheit zu verwenden.
(Messung des thermischen Expansionskoeffizienten und des Glasübergangspunkts)
Mit Hilfe einer üblichen Technik zur Verarbeitung von Glas wurde das Probeglas in zu einem zylindrischen Glasstück (∅ 5 mm, 15 mm Länge) verarbeitet. Ein thermaler Expansionskoeffizient und ein Glasübergangspunkt wurden unter Verwenden eines Differentialdilatometers (Thermoflex TMA8140, Rigaku Corporation) gemessen, indem die Temperatur mit einer Geschwindigkeit von 5°C/min erhöht wurde.
Die Probegläser aus den Beispielen 1 bis 9 und Vergleichsbeispielen 10 bis 12 besaßen die in Tabelle 2A und Tabelle 2B gezeigten Zusammensetzungen. Die Anzahl an restlichen Blasen in den Probegläsern aus den Beispielen 1 bis 9 und Vergleichsbeispielen 10 bis 12 war erheblich geringer als in den Vergleichsbeispielen. Des Weiteren sind die Probegläser aus den Beispielen 1 bis 9 und Vergleichsbeispielen 10 bis 12 frei von Arsenoxid oder anderen hoch umweltfeindlichen Läuterungsmitteln. Insgesamt ermöglicht die vorliegende Erfindung die Herstellung von Glassubstraten, die sehr wenige Defekte aufgrund von Blasen oder anderen Fehlern aufweisen, ohne dabei Arsenoxid und Ähnliches oder eine verringerte Menge davon zu verwenden.
Das Probeglas aus Vergleichsbeispiel 1 besitzt die in Tabelle 2A gezeigte Zusammensetzung. Dieser Glaskörper wurde unter Verwenden von CaCl₂ als Cl-Quelle geläutert und enthält kein R₂O. Das Probeglas aus Vergleichsbeispiel 1 besaß eine große Anzahl restlicher Blasen, die zu einer schlechten Klarheit beitrugen.
Die Probegläser aus den Vergleichsbeispielen 2 und 3 besitzen die entsprechend in Tabelle 2A und Tabelle 2B gezeigten Zusammensetzungen. Diese Glaskörper wurden ohne Verwenden von Chloriden von Alkalimetallen gebildet und enthalten kein Cl und kein R₂O. Die Probegläser aus den Vergleichsbeispielen 2 und 3 besaßen eine beachtlich große Anzahl restlicher Blasen, die zu einer schlechten Klarheit beitrugen.
(Beispiele 13 bis 21, Vergleichsbeispiele 4 bis 6)
In den Beispielen 13 bis 21 und den Vergleichsbeispielen 4 bis 6 wurden geeignete Bereiche für die Zusammensetzung der Glaszusammensetzung bestätigt. Gleichzeitig wurden die Glaszusammensetzungen durch Betrachten verschiedener Faktoren, wie beispielsweise eines Glasübergangspunktes, eines thermischen Expansionskoeffizienten und der Blasenzustände, zusammen umfangreich bewertet, wobei Anwendungen als Glassubstrat für Informationsanzeigevorrichtungen ins Auge gefasst werden.
Die in Tabelle 3 gezeigten Chargen wurden unter Verwenden der gleichen Materialien, die in den Beispielen 1 bis 9, Vergleichsbeispielen 10 bis 12 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 3 verwendet wurden, hergestellt.
(Herstellung und Analyse von Probeglas)
Die Herstellung der Probegläser, die quantitative Analyse der Zusammensetzungen der Probegläser, die Bewertung der Klarheit und die Messungen des thermischen Expansionskoeffizienten und des Glasübergangspunkts wurden auf die gleiche Weise wie in den Beispielen 1 bis 9, Vergleichsbeispielen 10 bis 12 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 3 durchgeführt. Es ist jedoch zu beachten, dass die Bewertung der Blasenbedingungen für die Probegläser aus den Beispielen 13 bis 21, die über einen breiten Bereich variierende Zusammensetzungen aufwiesen, durch Vergleichen mit dem Vergleichsbeispiel 6 durchgeführt wurde, da die anderen Vergleichsbeispiele keine Zusammensetzungen aufwiesen, die den Zusammensetzungen der Beispiele 13 bis 21 ähnelten.
(Messung der Entglasungstemperatur)
Die Messung der Entglasungstemperatur wurde wie folgt durchgeführt. Zuerst wurde das Probeglas mit einem Mörser zerkleinert. Dann wurden die Glaspartikel, die durch eine Maschenweite von 2380 μm, jedoch nicht durch eine Maschenweite von 1000 μm passten, aus den zerkleinerten Probegläsern (Glaspartikeln) gesammelt. Die so gesammelten Glaspartikel wurden einem Ultraschallbad in Ethanol unterzogen und getrocknet, um eine Messprobe herzustellen. Die Messprobe (25 g) wurde auf eine Platinplatte (12 mm Breite, 200 mm Länge) gelegt und in einem Ofen mit Temperaturgradienten eingebracht, in dem die Messprobe 2 Stunden lang gehalten wurde. Das Glas wurde aus dem Ofen genommen und Kristalle, die in dem Glas wuchsen (Entglasung) wurden mit einem optischen Mikroskop beobachtet. Eine maximale Temperatur, bei der Kristalle beobachtet wurden, wurde als Entglasungstemperatur angegeben.
Die Probegläser aus den Beispielen 13 bis 21 und den Vergleichsbeispielen 4 bis 6 besaßen die in Tabelle 4 gezeigten Zusammensetzungen. Wie in Tabelle 4 gezeigt ist, war die Anzahl an restlichen Blasen in den Probegläsern der Beispiele 13 bis 21 erheblich kleiner als diejenige in Vergleichsbeispiel 6. Die Probegläser aus den Beispielen 13 bis 21 enthalten kein Arsenoxid oder andere hoch umweltfeindliche Läuterungsmittel. Die Entglasungstemperatur betrug zum Beispiel 1027°C oder weniger in den Probegläsern aus den Beispielen 13 bis 20 und weniger als 900°C in den Probegläsern aus den Beispielen 17 bis 20. Dies ergab die Kennzeichnung „hervorragend” für die Beispiele 13 bis 20 in der Gesamtbewertung.
In den Vergleichsbeispielen 4 und 5 trat eine Entglasung bei der Herstellung des Probeglases während des schrittweisen Abkühlens der Glasschmelze auf Raumtemperatur in einem Schmelztiegel, der aus dem Ofen genommen wurde, ein. Daher war der resultierende Glaskörper nicht homogen.
Wie oben angegeben ist, wies das Probeglas aus Vergleichsbeispiel 6 eine erheblich größere Anzahl an Blasen auf, was zu einer sehr schlechten Klarheit beitrug.
(Vergleichsbeispiele 22 bis 24, Vergleichbeispiel 7)
In den Vergleichsbeispielen 22 bis 24 und dem Vergleichsbeispiel 7 wurde bestätigt, dass die Glaszusammensetzung kleine Menge an As₂O₅ oder Sb₂O₃ einschließen kann.
Die in Tabelle 5 gezeigten Chargen wurden unter Verwenden der gleichen Materialien, die in den Beispielen 1 bis 9, Vergleichsbeispielen 10 bis 12 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 3 verwendet wurden, hergestellt. Arsenpentoxid und Antimontrioxid wurden entsprechend als Quellenmaterialien für As₂O₅ und Sb₂O₃ verwendet.
(Herstellung und Analyse des Probeglases)
Die Herstellung der Probegläser, die quantitative Analyse der Zusammensetzung der Probegläser, die Bewertung der Klarheit und die Messungen des thermischen Expansionskoeffizienten, des Glasübergangspunkts und der Entglasungstemperatur wurden auf die gleiche Weise wie in den Beispielen 13 bis 21 und den Vergleichsbeispielen 4 bis 6 durchgeführt. Die Blasenzustände der Probegläser aus den Vergleichsbeispielen 22 bis 24 wurden durch Vergleichen mit Vergleichsbeispiel 7 bewertet.
Die Probegläser aus den Vergleichsbeispielen 22 bis 24 und dem Vergleichsbeispiel 7 besaßen die in Tabelle 6 gezeigten Zusammensetzungen. Wie in Tabelle 6 gezeigt ist, war die Anzahl an restlichen Blasen in den Probegläsern der Vergleichsbeispiele 22 bis 24 erheblich kleiner als diejenige in Vergleichsbeispiel 7.
Wie oben angegeben ist, wies das Probeglas aus Vergleichsbeispiel 7 eine erheblich größere Anzahl an Blasen auf, was zu einer sehr schlechten Klarheit beitrug.
Wie die vorhergehenden Ergebnisse zeigen, ermöglicht die vorliegende Erfindung leicht die Herstellung von Glassubstraten, die sehr wenige Defekte aufgrund von Blasen oder anderen Fehlern aufweisen, ohne dabei Arsenoxid und Ähnliches oder eine verringerte Menge davon zu verwenden.
Die vorliegende Erfindung stellt Glaszusammensetzungen bereit, die für Verwendungszwecke angewendet werden können, die chemische Beständigkeit, Hitzebeständigkeit und einen kleinen thermischen Expansionskoeffizienten erfordern.

Claims

Glaszusammensetzung, die in Massen-% umfasst: 40 bis 70% SiO₂, 5 bis 20% B₂O₃, 10 bis 25% Al₂O₃, 0 bis 10% MgO, 0 bis 20% CaO, 0 bis 20% SrO und 0 bis 10% BaO und ferner mehr als 0,06% R₂O, und mehr als 0% und nicht mehr als 1,5% Cl umfasst, wobei R wenigstens eines ist, das ausgewählt ist aus Li, Na und K und Li₂O in einen Bereich von 0 bis 0,07% fällt, Na₂O in einen Bereich von 0 bis 0,1% fällt und K₂O in einen Bereich von 0,05 bis 1,5% fällt, jeweils in Massen-%, und wobei der K₂O-Gehalt größer ist als der Na₂O-Gehalt.
Glaszusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der Cl-Gehalt in einem Bereich von mehr als 0,09% bis nicht mehr als 1,5%, in Massen-%, liegt.
Glaszusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der R₂O-Gehalt in einem Bereich von mehr als 0,07%, in Massen-%, liegt.
Glaszusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der R₂O-Gehalt in einem Bereich von mehr als 0,06% bis nicht mehr als 1,5%, in Massen-%, liegt.
Glaszusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der Li₂O-Gehalt in einem Bereich von 0,015 bis 0,07%, in Massen-%, liegt.
Glaszusammensetzung nach Anspruch 1, die, in Massen-%, 58 bis 70% SiO₂, 8 bis 13% B₂O₃, 13 bis 20% Al₂O₃, 1 bis 5% MgO, 1 bis 10% CaO, 0 bis 4% SrO und 0 bis 1% BaO umfasst.
Glaszusammensetzung nach Anspruch 1, die, in Massen-%, 57 bis 65% SiO₂, 5 bis 12% B₂O₃, 10 bis 20% Al₂O₃, 5 bis 10% MgO, 1 bis 10% CaO, 0 bis 10% SrO und 0 bis 1% BaO umfasst.
Glaszusammensetzung nach Anspruch 1, die, in Massen-%, 60 bis 65% SiO₂, 5 bis 12% B₂O₃, 10 bis 20% Al₂O₃, 0 bis 5% MgO, 1 bis 6% CaO, 0 bis 10% SrO und 0 bis 1% BaO umfasst.
Glaszusammensetzung nach Anspruch 8, die, in Massen-%, 9 bis 12% B₂O₃, 10 bis 15% Al₂O₃ und 1 bis 5% MgO umfasst.
Glaszusammensetzung nach Anspruch 1, die, in Massen-%, 56 bis 65% SiO₂, 5 bis 12% B₂O₃, 10 bis 18% Al₂O₃, 0 bis 5% MgO, 1 bis 10% CaO, 1 bis 10% SrO und 0 bis 1% BaO umfasst.
Glaszusammensetzung nach Anspruch 10, die, in Massen-%, 2 bis 5% MgO und 3 bis 10% SrO umfasst.
Glaszusammensetzung nach Anspruch 1, die, in Massen-%, 56 bis 60% SiO₂, 5 bis 12% B₂O₃, 10 bis 18% Al₂O₃, 0 bis 5% MgO, 1 bis 6% CaO, 1 bis 6% SrO und 3 bis 10% BaO umfasst.
Glaszusammensetzung nach Anspruch 1, die, in Massen-%, 58 bis 64% SiO₂, 8 bis 12% B₂O₃, 10 bis 18% Al₂O₃, 1 bis 10% MgO, 2 bis 10% CaO, 1,5 bis 4,5% SrO und 1 bis 5% BaO umfasst.
Glaszusammensetzung nach Anspruch 13, die, in Massen-%, 15 bis 18% Al₂O₃, 1 bis 5% MgO, 3 bis 8% CaO, 2 bis 4% SrO und 1 bis 4% BaO umfasst.
Glaszusammensetzung nach Anspruch 14, die, in Massen-%, 1 bis 2% MgO umfasst.
Verfahren zum Herstellen einer Glaszusammensetzung, umfassend: Schmelzen eines Rohglasmaterials zum Erhalten einer Glaszusammensetzung, wobei die Glaszusammensetzung in Massen-% umfasst: 40 bis 70% SiO₂, 5 bis 20% B₂O₃, 10 bis 25% Al₂O₃, 0 bis 10% MgO, 0 bis 20% CaO, 0 bis 20% SrO und 0 bis 10% BaO und die Glaszusammensetzung ferner mehr als 0,06% R₂O umfasst, wobei R wenigstens eines ist, das ausgewählt ist aus Li, Na und K und Li₂O in einen Bereich von 0 bis 0,07% fällt, Na₂O in einen Bereich von 0 bis 0,1% fällt und K₂O in einen Bereich von 0,05 bis 1,5%, jeweils in Massen-%, fällt, und der K₂O-Gehalt größer ist als der Na₂O-Gehalt, und wobei ein Chlorid als Teil des Rohglasmaterials verwendet wird.
Verfahren zum Herstellen einer Glaszusammensetzung nach Anspruch 16, wobei der Chloridgehalt des Rohglasmaterials in einem Bereich von mehr als 0% bis nicht mehr als 1,5%, in Massen-%, liegt.
Verfahren zum Herstellen einer Glaszusammensetzung nach Anspruch 17, wobei der Chloridgehalt des Rohglasmaterials in einem Bereich von 0,05 bis 1,5%, in Massen-%, liegt.
Verfahren zum Herstellen einer Glaszusammensetzung nach Anspruch 18, wobei der Chloridgehalt des Rohglasmaterials in einem Bereich von mehr als 0,09% bis nicht mehr als 1,5%, in Massen-%, liegt.
Verfahren zum Herstellen einer Glaszusammensetzung nach Anspruch 16, wobei das Chlorid in dem Rohglasmaterial Alkalimetallchlorid und/oder Erdalkalimetallchlorid ist.
Verfahren zum Herstellen einer Glaszusammensetzung nach Anspruch 20, wobei das Chlorid in dem Rohglasmaterial Kaliumchlorid ist.
Verfahren zum Herstellen einer Glaszusammensetzung nach Anspruch 16, wobei das Chlorid in dem Rohglasmaterial wenigstens eine Art von Verbindung ist, die ausgewählt ist aus Magnesiumchlorid, Calciumchlorid, Strontiumchlorid und Bariumchlorid.
Verwendung der Glaszusammensetzung nach Anspruch 1 in einem Glassubstrat für Informationsanzeigevorrichtungen.
Glaszusammensetzung für ein Glassubstrat für Informationsanzeigevorrichtungen, hergestellt mit dem Verfahren gemäß Anspruch 16.