專(zhuān)利名稱(chēng)：顯示裝置用的玻璃組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適合制造顯示裝置用的一類(lèi)鋁硅酸鹽玻璃。
背景技術(shù)：
制造平板玻璃的主要商業(yè)方法是浮法。在浮法中，玻璃熔體流從熔爐中排入含有一種液體金屬介質(zhì)的爐(或浴池)中。該金屬通常是錫。要控制錫浴的氣氛以防止錫的氧化。玻璃熔體漂浮在液體錫上并在其上面鋪展開(kāi)來(lái)，形成平整連續(xù)的板。玻璃板漂移到退火爐或冷卻隧道中，在那里以控制的速率冷卻到環(huán)境溫度。冷卻的玻璃板具有平整光滑的表面，其進(jìn)一步處理(如研磨和拋光)所需的加工很少。
浮法玻璃生產(chǎn)法通常被認(rèn)為是制造大面積顯示裝置(如等離子體顯示裝置)的最好方法。用于等離子體顯示裝置的玻璃有一些要求。其中一個(gè)要求是玻璃應(yīng)該具有高的應(yīng)變點(diǎn)。通常，在顯示裝置制造過(guò)程中，需要至低580℃的應(yīng)變點(diǎn)來(lái)防止玻璃板變形。但是，在熔融的錫浴上，很難制造具有高應(yīng)變點(diǎn)的玻璃，或者形成溫度非常高的玻璃。這是因?yàn)殄a在超過(guò)1050-1100℃的溫度具有高的蒸氣壓。在這種高氣汽壓下，熔融錫就會(huì)蒸發(fā)，接著隨后在浮浴爐的較冷部分發(fā)生凝結(jié)。凝結(jié)的錫會(huì)足夠多，形成所謂的“錫雨”，這是一種明顯應(yīng)該避免的情況。
已知制造平板玻璃的另一種方法為熔融拉制法，所述方法是CorningIncorporated開(kāi)發(fā)的。熔融拉制法是一種向下拉伸方法，也稱(chēng)溢出法。在熔融拉制法中，玻璃熔體流入一耐火材料槽中，然后以受控的方式從槽的兩邊溢出。這種方法的主要優(yōu)點(diǎn)，是最終成形的平板玻璃的表面不與耐火材料或其他成形設(shè)備接觸。此方法的另一個(gè)好處，是能制成非常平整、厚度均勻的平板玻璃。結(jié)果，不需要第二步加工就可以得到光滑、平整而均勻的用于顯示用途的玻璃板。熔融拉制法需要玻璃在其液相溫度有相當(dāng)高的粘度。通常，需要在105-106泊范圍的粘度對(duì)玻璃進(jìn)行熔融拉制法成形，從而得到最佳的平整度和均勻厚度。
對(duì)于熔融拉制和浮法生產(chǎn)平板玻璃的簡(jiǎn)要描述可參見(jiàn)D.C.Boyd和D.A.Thompson編寫(xiě)的《玻璃》，載在化學(xué)技術(shù)百科全書(shū)，卷11，第三版，807-880頁(yè)中(具體參見(jiàn)860-863頁(yè))。熔融拉制法也在美國(guó)專(zhuān)利3338696和3682609中有描述，上述專(zhuān)利都由Dockerty發(fā)表。
發(fā)明概述一方面，本發(fā)明涉及一種玻璃組合物，它包含59-66摩爾％SiO2、14.5-18.0摩爾％Al2O3、8.5-12.0摩爾％Na2O、2.5-6.5摩爾％K2O、2.5-9.0摩爾％CaO、0.0-3.0摩爾％MgO、0.0-3.0摩爾％SrO、0.0-3.0摩爾％BaO、0-5摩爾％MgO+SrO+BaO。
另一方面，本發(fā)明涉及一種玻璃組合物，它包含59-66摩爾％SiO2、14.5-18.0摩爾％Al2O3、8.5-12.0摩爾％Na2O、2.5-6.5摩爾％K2O、2.5-9.0摩爾％CaO、0.0-3.0摩爾％MgO、0.0-3.0摩爾％SrO、0.0-3.0摩爾％BaO、0-5摩爾％MgO+SrO+BaO，它顯示出至低640℃的應(yīng)變點(diǎn)，在25-300℃溫度范圍內(nèi)的線(xiàn)性熱膨脹系數(shù)為80-95×10-7/℃。
另一方面，本發(fā)明涉及制造電子設(shè)備用的玻璃板的方法，該方法是先熔制出包含59-66摩爾％SiO2、14.5-18.0摩爾％Al2O3、8.5-12.0摩爾％Na2O、2.5-6.5摩爾％K2O、2.5-9.0摩爾％CaO、0.0-3.0摩爾％MgO、0.0-3.0摩爾％SrO、0.0-3.0摩爾％BaO、0-5摩爾％MgO+SrO+BaO的玻璃，然后從其熔體拉制成玻璃薄板。
本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將從下面的描述和附加的權(quán)利要求中表示出來(lái)。
發(fā)明詳述如上所述，用于等離子體顯示設(shè)備的玻璃具有一些要求。這些要求包括(但不限于)高的熱膨脹系數(shù)(CTE)，高的應(yīng)變點(diǎn)，低的密度，高的電阻、耐化學(xué)性和光學(xué)透明度。本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種玻璃組合物，所述玻璃組合物適合使用熔融拉制法制造用于等離子體顯示器和其他大面積顯示裝置的平板。本發(fā)明的具體實(shí)施例將在下面描述。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，玻璃組成的范圍如下59-66摩爾％SiO2、14.5-18.0摩爾％Al2O3、8.5-12.0摩爾％Na2O、2.5-6.5摩爾％K2O、2.5-9.0摩爾％CaO、0.0-3.0摩爾％MgO、0.0-3.0摩爾％SrO、0.0-3.0摩爾％BaO、0-5摩爾％MgO+SrO+BaO。玻璃中也可包含其他組分，如B2O3、P2O5、Li2O、Y2O3、La2O3或ZnO。通常，這些其他組分的含量不超過(guò)總量的5摩爾％。
為了限制堿引起玻璃粘度的減小，摩爾比Na2/K2O宜近似為1.0。但是，為了使液相溫度盡可能低，摩爾比宜為1.2-3.0。堿的使用可保持高的熱膨脹系數(shù)(CTE)。CaO和MgO能限制引起玻璃粘度的減小，并使玻璃熔制在較高溫度進(jìn)行，同時(shí)還有助于保持高的應(yīng)變點(diǎn)。原子量更高的陽(yáng)離子(如Ba2+和La3+)可提高玻璃的密度。B2O3通常會(huì)降低玻璃的粘度，并且提高液相溫度。B2O3也可以降低玻璃的應(yīng)變點(diǎn)和CTE。
一種優(yōu)選的玻璃組成范圍如下60-65摩爾％SiO2、15.5-17.0摩爾％Al2O3、9.5-11.0摩爾％Na2O、3.5-5.5摩爾％K2O、3.5-8.0摩爾％CaO、0.0-2.0摩爾％MgO、0.0-2.0摩爾％SrO、0.0-2.0摩爾％BaO、0-3摩爾％MgO+SrO+BaO。玻璃中也可包含其他組分，如B2O3、P2O5、Li2O、Y2O3、La2O3或ZnO。通常，這些其他組分的含量不超過(guò)總量的3摩爾％。
典型的組成如下表1和2所示。應(yīng)該指出，表1和2所示的實(shí)施例僅僅是作為例子之用，而不應(yīng)認(rèn)為是限制本發(fā)明，除非另有說(shuō)明。對(duì)于表1和2中所示的一些實(shí)施例，準(zhǔn)備的玻璃配料熔制后可產(chǎn)出約1-5千克玻璃。配料通常在1600-1650℃下在鉑坩鍋中熔制約6-16小時(shí)。可使用五氧化二砷作為有效的澄清劑。實(shí)際的配料組成部分中可包括任何物質(zhì)，或者是氧化物或者是化合物，當(dāng)它們與其他配料組分一起熔制后就會(huì)轉(zhuǎn)變成所需適當(dāng)比例的氧化物。例如，SrCO3和CaCO3能夠提供相應(yīng)的SrO和CaO。
表1玻璃的組成及性質(zhì)

表2玻璃的組成及性質(zhì)

表1和2列出了一些玻璃工藝常用技術(shù)所需測(cè)出的玻璃的化學(xué)組成和物理性質(zhì)。使用平行板粘度測(cè)量法測(cè)定軟化點(diǎn)。使用橫棒彎曲粘度法測(cè)量退火點(diǎn)和應(yīng)變點(diǎn)使用膨脹測(cè)量法在從室溫(25℃)加熱到300℃的情況下測(cè)量CTE。列出的液相溫度是可在玻璃樣品內(nèi)觀察到晶體的最高溫度，這里觀察到的晶體是在玻璃熔體內(nèi)而不是在空氣和玻璃或者玻璃和白金之間的界面上。是通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)得液相溫度的，所述方法是將粉碎的玻璃顆粒放入鉑舟中，然后將鉑舟放入會(huì)產(chǎn)生溫度梯度的爐中，在足夠的溫度區(qū)域內(nèi)加熱鉑舟24小時(shí)，此時(shí)使用顯微鏡觀察在玻璃內(nèi)部出現(xiàn)晶體的最高溫度。
在表1和2中列出的所有玻璃組合物中，表2中的玻璃組合物10具有最適合的物理性質(zhì)、液相溫度和200泊溫度(表示熔融溫度)的組合。列出的所有組合物(除表1中的玻璃組合物1外)都具有低于1100℃的液相溫度，其液相溫度時(shí)的粘度都超過(guò)400kP，所以適合使用熔融拉制法制成平板玻璃。所列組合物的CTE在87-92×10-7/℃的范圍內(nèi)。通常，CTE在80-95×10-7/℃的范圍內(nèi)。
雖然本發(fā)明已經(jīng)用一些有限量的實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是閱讀了本說(shuō)明書(shū)的本領(lǐng)域技術(shù)人員可以認(rèn)識(shí)到，可設(shè)計(jì)出不偏離本發(fā)明范圍的其他實(shí)施例。本發(fā)明的范圍由附帶的權(quán)利要求書(shū)所限定。
權(quán)利要求
1.一種玻璃組合物，它包含59-66摩爾％SiO2、14.5-18.0摩爾％Al2O3、8.5-12.0摩爾％Na2O、2.5-6.5摩爾％K2O、2.5-9.0摩爾％CaO、0.0-3.0摩爾％MgO、0.0-3.0摩爾％SrO、0.0-3.0摩爾％BaO和0.0-5.0摩爾％MgO+SrO+BaO。
2.如權(quán)利要求1所述的玻璃組合物，其特征在于所述組合物的液相溫度為1100℃或更低。
3.如權(quán)利要求1所述的玻璃組合物，其特征在于所述組合物在液相溫度時(shí)的粘度至少為105泊。
4.如權(quán)利要求1所述的玻璃組合物，其特征在于所述組合物在液相溫度時(shí)的粘度超過(guò)4×105泊。
5.如權(quán)利要求1所述的玻璃組合物，其特征在于所述組合物在25-300℃溫度范圍內(nèi)的線(xiàn)性熱膨脹系數(shù)為80-95×10-7/℃。
6.如權(quán)利要求5所述的玻璃組合物，其特征在于所述組合物在25-300℃溫度范圍內(nèi)的線(xiàn)性熱膨脹系數(shù)為87-92×10-7/℃。
7.如權(quán)利要求1所述的玻璃組合物，其特征在于所述組合物的應(yīng)變點(diǎn)高于580℃。
8.如權(quán)利要求7所述的玻璃組合物，其特征在于所述組合物的應(yīng)變點(diǎn)至少為640℃。
9.如權(quán)利要求1所述的玻璃組合物，其特征在于所述組合物還包含至少一種選自B2O3、P2O5、Li2O、Y2O3、La2O3和ZnO的氧化物，其總量不超過(guò)5摩爾％。
10.如權(quán)利要求1所述的玻璃組合物，其特征在于Na2O/K2O的摩爾比大約為1.0。
11.如權(quán)利要求1所述的玻璃組合物，其特征在于Na2O與K2O的摩爾比在1.2-3.0的范圍內(nèi)。
12.如權(quán)利要求1所述的玻璃組合物，其特征在于所述組合物包含60-65摩爾％SiO2、15.5-17.0摩爾％Al2O3、9.5-11.0摩爾％Na2O、3.5-5.5摩爾％K2O、3.5-8.0摩爾％CaO、0.0-2.0摩爾％MgO、0.0-2.0摩爾％SrO、0.0-2.0摩爾％BaO和0.0-3.0摩爾％MgO+SrO+BaO。
13.如權(quán)利要求1所述的玻璃組合物，其特征在于所述組合物進(jìn)一步包含至少一種選自B2O3、P2O5、Li2O、Y2O3、La2O3和ZnO的氧化物，其總量不超過(guò)3摩爾％。
14.一種玻璃組合物，它包含59-66摩爾％SiO2、14.5-18.0摩爾％Al2O3、8.5-12.0摩爾％Na2O、2.5-6.5摩爾％K2O、2.5-9.0摩爾％CaO、0.0-3.0摩爾％MgO、0.0-3.0摩爾％SrO和0.0-3.0摩爾％BaO。
15.如權(quán)利要求14所述的玻璃組合物，其特征在于MgO+SrO+BaO的總量為0-5摩爾％。
16.如權(quán)利要求1所述的玻璃組合物，其特征在于所述組合物包含60-65摩爾％SiO2、15.5-17.0摩爾％Al2O3、9.5-11.0摩爾％Na2O、3.5-5.5摩爾％K2O、3.5-8.0摩爾％CaO、0.0-2.0摩爾％MgO、0.0-2.0摩爾％SrO和0.0-2.0摩爾％BaO。
17.如權(quán)利要求16所述的玻璃組合物，其特征在于MgO+SrO+BaO的總量為0-3摩爾％。
18.一種玻璃組合物，它包含59-66摩爾％SiO2、14.5-18.0摩爾％Al2O3、8.5-12.0摩爾％Na2O、2.5-6.5摩爾％K2O、2.5-9.0摩爾％CaO、0.0-3.0摩爾％MgO、0.0-3.0摩爾％SrO、0.0-3.0摩爾％BaO和0-5摩爾％MgO+SrO+BaO，所述組合物顯示出至少640℃的應(yīng)變點(diǎn)，且在25-300℃的溫度范圍內(nèi)的線(xiàn)性熱膨脹系數(shù)為80-95×10-7/℃。
19.如權(quán)利要求18所述的玻璃組合物，其特征在于所述組合物的液相溫度為1100℃或更低。
20.如權(quán)利要求18所述的玻璃組合物，其特征在于所述組合物在液相溫度的粘度至少為105泊。
21.如權(quán)利要求18所述的玻璃組合物，其特征在于所述組合物在液相溫度的粘度超過(guò)4×105泊。
22.如權(quán)利要求18所述的玻璃組合物，其特征在于所述組合物包含60-65摩爾％SiO2、15.5-17.0摩爾％Al2O3、9.5-11.0摩爾％Na2O、3.5-5.5摩爾％K2O、3.5-8.0摩爾％CaO、0.0-2.0摩爾％MgO、0.0-2.0摩爾％SrO、0.0-2.0摩爾％BaO和0.0-3.0摩爾％MgO+SrO+BaO。
23.一種用于電子顯示裝置的玻璃基材，它包含59-66摩爾％SiO2、14.5-18.0摩爾％Al2O3、8.5-12.0摩爾％Na2O、2.5-6.5摩爾％K2O、2.5-9.0摩爾％CaO、0.0-3.0摩爾％MgO、0.0-3.0摩爾％SrO、0.0-3.0摩爾％BaO和0.0-5.0摩爾％MgO+SrO+BaO。
24.一種用于電子顯示裝置的玻璃基材，它包括透明的平板玻璃，所述透明平板玻璃顯示出至少640℃的應(yīng)變點(diǎn)，在25-300℃的溫度范圍內(nèi)的線(xiàn)性熱膨脹系數(shù)為80-95×10-7/℃，所述玻璃包含59-66摩爾％SiO2、14.5-18.0摩爾％Al2O3、8.5-12.0摩爾％Na2O、2.5-6.5摩爾％K2O、2.5-9.0摩爾％CaO、0.0-3.0摩爾％MgO、0.0-3.0摩爾％SrO、0.0-3.0摩爾％BaO和0.0-5.0摩爾％MgO+SrO+BaO。
25.一種制造用于電子裝置的玻璃板的方法，它包括使將玻璃配料熔制，所述玻璃配料包含59-66摩爾％SiO2、14.5-18.0摩爾％Al2O3、8.5-12.0摩爾％Na2O、2.5-6.5摩爾％K2O、2.5-9.0摩爾％CaO、0.0-3.0摩爾％MgO、0.0-3.0摩爾％SrO、0.0-3.0摩爾％BaO和0.0-5.0摩爾％MgO+SrO+BaO；從玻璃熔體拉制成玻璃薄板。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于所述玻璃薄板使用熔融拉制法拉伸。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種玻璃組合物，所述玻璃組合物適合使用熔融拉制法制造等離子體顯示器和大面積顯示器用的玻璃板。所述玻璃組合物包含59－66摩爾％SiO
文檔編號(hào)C03C3/087GK1417145SQ0214824
公開(kāi)日2003年5月14日 申請(qǐng)日期2002年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月30日
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