Tft-lcd用環(huán)保玻璃的組成的制作方法
【專利摘要】一種TFT-LCD用環(huán)保玻璃的組成，該TFT-LCD用環(huán)保玻璃應(yīng)用于薄膜電晶體液晶顯示器中（Thin?film?transistor?liquid?crystal?display，又稱TFT-LCD），其組成成份的重量百分比分別為59%≤SiO2≤63%、13%≤Al2O3≤17%、7%≤B2O3≤14%、0.1%≤BaO≤3%、0.5%≤MgO≤3.5%、7%≤CaO≤11%的、0.2%≤SrO≤6%及0.05%≤SnO2≤0.4%，其中CaO、BaO、MgO及SrO等成份的總含量，以在7.8%～23.5%間為最佳，如此，即可將前述組成材料熔融形成堅韌的TFT-LCD用環(huán)保玻璃，且使玻璃耐化學(xué)性與抗失透性上升，以及黏度及膨脹系數(shù)下降，以解決現(xiàn)有玻璃的強(qiáng)度及硬度不足，以及含PbO、As2O3或Sb2O3等對環(huán)境有害成份的問題。
【專利說明】TFT-LCD用環(huán)保玻璃的組成

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明為一種TFT-LCD用環(huán)保玻璃的組成，本發(fā)明尤指一種可強(qiáng)化玻璃結(jié)構(gòu)，提升其耐化學(xué)性與抗失透性，且成份中不含PbO、As2O3或Sb2O3等對環(huán)境有害的成份，有利于回收再利用。

【背景技術(shù)】
[0002]移動式電子設(shè)備如手機(jī)、平板電腦等所使用的顯示器，多屬Thin filmtransistor liquid crystal display, TFT-LCD,主要使用薄膜電晶體技術(shù)改善影像品質(zhì)，基本上，一片TFT-1XD面板需使用到二片平板玻璃，分別供制作積體電路及COLOR FILTER片使用，由于TFT的制程較為要求耐熱性，且堿成分會影響TFT的特性，故一般TFT-LCD用平板玻璃使用不含堿成分(如鋰、鈉、鉀等堿金族元素)的無堿鋁硼硅酸玻璃；由于堿金族元素為較佳的助熔劑，在無助熔劑的情況下，熔解溫度及黏性相對也會提高，使得玻璃的熔解、澄清、均勻化和成型的難度較高。
[0003]承上，TFT-LCD用平板玻璃可利用 float technology、slot down draw technology和fus1n overflow down draw technology等成型法來制作，其中由于熔融溢流下拉技術(shù)是使用非接觸成型方法，因此制成的平板玻璃表面平滑不須研磨，適合做為TFT-LCD用平板玻璃的成形方法。
[0004]一般而言，利用下拉法制造平板玻璃時，高溫且具流動性的熔融態(tài)玻璃液，依序先經(jīng)玻璃熔解爐、澄清槽及冷卻管等裝置，流到具有平均分配玻璃流量功能的分配槽，再經(jīng)玻璃板抽引裝置，將熔融玻璃下拉，徐緩冷卻，而制成平板玻璃。在其制程中，當(dāng)熔融態(tài)玻璃液流經(jīng)熔解爐及澄清槽時，其溫度高且具流動性，待流經(jīng)冷卻管時，冷卻管將令其溫度降低，以便流到具有平均分配玻璃流量功能的分配槽時，能降低到成型所需的溫度，令其黏度范圍保持恒定。
[0005]一般而言，熔融態(tài)玻璃液溫度降低時，極易引發(fā)玻璃產(chǎn)生結(jié)晶現(xiàn)象而失透(即因玻璃析出結(jié)晶而失去透明性)，造成玻璃表面或內(nèi)部產(chǎn)生雜質(zhì)，此將改變玻璃內(nèi)部的應(yīng)力分布，影響了玻璃硬度及強(qiáng)度，導(dǎo)致產(chǎn)品良率下降。
[0006]利用下拉成型法制作平板玻璃時，其溫度均控制在約1085~1250°C間，因此，為減少玻璃表面或內(nèi)部發(fā)生失透或結(jié)晶等缺陷，一般均采用降低玻璃液相溫度的做法，借助調(diào)整玻璃組成成份，進(jìn)而將玻璃組成的液相溫度，調(diào)降到較成型下限溫度1085°C更低的溫度，但玻璃組成成份一經(jīng)變動，除了玻璃液相溫度將隨的變動外，其他重要的物理特性，如:熱膨脹系數(shù)、應(yīng)變點及密度等也會隨的變動，甚至部份特性會劣化到妨礙玻璃產(chǎn)品的正常使用。因此，如何調(diào)整組成成份，使得在降低玻璃液相溫度的同時，其他重要的物理特性，也不至過度劣化，即成為調(diào)整玻璃組成成份時的關(guān)鍵重點。
[0007]針對生產(chǎn)液晶顯示器所使用的玻璃，特別是生產(chǎn)薄膜電晶體液晶顯示器所使用的玻璃，在其物理特性上的要求，特別嚴(yán)格，因此，玻璃的熱膨脹系數(shù)、應(yīng)變點及密度等重要特性，應(yīng)必須一并列入評估考量的重點。
[0008]近來，液晶顯示器用基板玻璃的設(shè)計及制造業(yè)者，也針對所述各基板玻璃的組成成份，開發(fā)設(shè)計出諸多新的制作技術(shù)，如美國專利第5811361號、第5851939號及第6060168號，依所述各專利所揭露的玻璃組成成份制作的玻璃基板，其玻璃液相溫度仍偏高，約在1090°C以上，因此，所述各玻璃在利用下拉法成型時，將會發(fā)生前述種種困擾，即引發(fā)玻璃產(chǎn)生結(jié)晶現(xiàn)象，導(dǎo)致玻璃強(qiáng)度下降，以及最終產(chǎn)品良率不佳的問題。
[0009]再者，現(xiàn)有玻璃組成分中的PbO、As2O3及Sb2O3會對人體及環(huán)境造成傷害，例如中國臺灣公告第1365861號及第1319384號專利案所揭示的玻璃，其成份含有大量的PbO，會對人體及環(huán)境造成傷害，不符合環(huán)保的要求，另外，中國臺灣公告第1252844號專利案所揭示的玻璃成份中則含有對人體有害的As2O3及Sb2O3 (在制作過程中作為消泡劑);然而，若以不同成分替代As2O3及Sb2O3,必定會改變玻璃原有的光學(xué)與物理特性，故必須對玻璃的組成成份、重量百分比及消泡劑進(jìn)行廣泛的研發(fā)與變化，方能克服上述的問題。
[0010]經(jīng)上述可知，本發(fā)明的改良方向，即為如何設(shè)計出一種創(chuàng)新的TFT-1XD用環(huán)保玻璃組成物，能借助添加及改變組成分比例的方式來取代PbCKAs2O3或Sb2O3等對環(huán)境有害的成份，進(jìn)而生產(chǎn)出具有強(qiáng)化結(jié)構(gòu)及耐失透性的TFT-1XD用環(huán)保玻璃，以解決現(xiàn)有TFT-1XD用玻璃強(qiáng)度及硬度不足，以及不符合環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致回收困難而無法再利用的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]鑒于上述需求，本發(fā)明的主要目的在借助添加及改變組成分比例的方式來取代PbO、As2O3或Sb2O3等對環(huán)境有害的成份，進(jìn)而生產(chǎn)出具有強(qiáng)化結(jié)構(gòu)及耐失透性的TFT-1XD用環(huán)保玻璃。
[0012]為達(dá)上述的目的，本發(fā)明主要借助添加及改變玻璃組成物中組成成分的重量百分比例的方式來強(qiáng)化TFT-LCD用環(huán)保玻璃的結(jié)構(gòu)，所述TFT-LCD用環(huán)保玻璃的組成成份的重量百分比分另O 為 59.0% ( S12 ( 63.0%、13.0% ( Al2O3 ( 17.0%、7.0% ( B2O3 ( 14%、
0.1% ( BaO ( 3%、0.5% ( MgO ( 3.5%、7% ( CaO ( 11%,0.2% ( SrO ( 6% 及
0.05% ( SnO2 ( 0.4%，其中BaO、Mg。、CaO及SrO等成份的總含量，以在7.8%~23.5%間為最佳，如此，即可將前述組成材料熔融形成堅韌的玻璃，且可借S12在玻璃中形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并借Al2O3使玻璃生成堅韌的表面，進(jìn)而增加玻璃耐熱性與抗失透性，減少玻璃膨脹率，且借B203、Mg0及CaO降低玻璃的黏度及膨脹系數(shù)，并借助BaO及SrO增加玻璃的耐化學(xué)性與抗失透性，以解決現(xiàn)有TFT-LCD用玻璃強(qiáng)度及硬度不足的問題，同時借助SnO2來取代PbO、As2O3或Sb2O3等成分，作為玻璃熔解時的澄清劑或除泡劑，進(jìn)而解決現(xiàn)有TFT-LCD用玻璃不符合環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致回收困難而無法再利用的問題。

【具體實施方式】
[0013]本發(fā)明主要提供一種TFT-1XD用環(huán)保玻璃的組成，其.喜由下列材料依一定的重量百分比組合而成:
[0014](I) 59.0% ( S12 ( 63.0% ；
[0015](2) 13.0% ( Al2O3 ( 17.0% ；
[0016](3) 7.0% ( B2O3 ( 14% ；
[0017](4) 0.1% ( BaO ( 3% ；
[0018](5) 0.5% ( MgO ( 3.5% ；
[0019](6)7% ^ CaO ^ 11% ；
[0020](7) 0.2% ( SrO ( 6% ;及
[0021](8)其中Ca0、Ba0、MgO及SrO等成份的總重量百分比，為7.8%~23.5%。
[0022]在本發(fā)明中，各該組成物的重量百分比，將依其物理特性，對TFT-1XD用環(huán)保玻璃的特性、結(jié)構(gòu)及制作等方面，造成不同程度的影響，故各該組成物在重量百分比上必須有所限制，其中，Si02、Al2O3及B2O3等三種成份所占的重量百分較多，且對基板用玻璃的特性、結(jié)構(gòu)及制作等方面，所造成的影響較為重要，故所述各成份乃基板用玻璃的主要成份，其中S12形成玻璃的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其較佳的重量百分比含量為59%~63%，若S12含量少于59%，所制作出的玻璃將容易失透，另一方面，若S12含量多于63%，將導(dǎo)致玻璃的熔解溫度太高，所制成的玻璃也容易失透;A1203是用以提高玻璃結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，使玻璃生成堅韌的表面，進(jìn)而增加玻璃耐熱性與抗失透性，減少玻璃膨脹率，其較佳的重量百分比含量在13%~17%間，若Al2O3含量少于13%，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，另若Al2O3含量多于17%，也將導(dǎo)致玻璃的熔解溫度太高，而不利于以一般熔解爐制造；B203的作用作為助熔劑，主要用以降低熔制玻璃時玻璃的黏度，其較佳的重量百分比含量為7.0%~14%，若B2O3含量少于7%，其助熔劑效果即無法充分發(fā)揮，若B2O3含量多于14%，將大幅降低玻璃的應(yīng)變點，不利于后續(xù)制程的應(yīng)用。
[0023]在本發(fā)明中，除前述Si02、Al2O3及B2O3等三種成份外，其余成份，如:Ca0、Ba0、Mg0及SrO等四種成份，雖占整體重量的百分比較低，但對熔融態(tài)玻璃液黏度及熔解度，有著極為重要的影響；CaO的作用是促進(jìn)玻璃的熔解，其較佳含量介于7%~11%間，若CaO含量少于7%，將無法有效降低玻璃的黏度，若CaO含量多于11%，玻璃將容易失透，且熱膨脹系數(shù)會大幅提高，不利于后續(xù)制程的應(yīng)用，BaO的較佳重量百分比含量為0.1%~3%，若BaO含量少于0.1%，玻璃將容易失透，若BaO含量多于3%，玻璃密度會太高，且應(yīng)變點會大幅降低；SrO的作用與BaO相似，其較佳的重量百分比含量在0.2%~6%間，若SrO含量少于0.2%，玻璃將容易失透，若SrO含量多于6%，玻璃密度會太高，不利于產(chǎn)品的應(yīng)用；MgO用以降低熔制玻璃時玻璃的黏度及膨脹系數(shù)，以減少其中的氣泡或不純物的含量，其較佳的含量是介于
0.5%~3.5%間，但若MgO含量多于3.5%，玻璃將容易失透。
[0024]又，SnO2為甚佳的澄清劑，若使用SnO2作為熔爐的輔助電極(AuxiliaryBoosting)，隨著電極的逐漸消耗，SnO2也將逐漸融入玻璃中；再者，SnO2也可由配方原料中獲得，但熔解后的SnO2極易于鉬金系統(tǒng)(即由鉬金材質(zhì)所組成的熔融態(tài)玻璃液輸送系統(tǒng)，用以使玻璃液能順利地消除氣泡及攪拌均勻)中的低溫處凝結(jié)，造成生產(chǎn)良率下降；又，過多的SnO2將影響玻璃的透光度，不利顯示器玻璃的應(yīng)用，故SnO2的含量不得超過0.4%。
[0025]承上，前述Ca0、Ba0、Sr0及MgO等成份雖用以促進(jìn)玻璃的熔解度，及調(diào)整玻璃的熱膨脹系數(shù)，但CaO、BaO, SrO及MgO等成份的總含量，以在7.8%~23.5%間為最佳，若CaO、Ba0、Sr0及MgO等成份的總含量少于7.8%，玻璃的熔解溫度將會太高，反之，若Ca0、Ba0、Sr0及MgO等成份的總含量多于23.5%，則玻璃將容易失透，且玻璃的熱膨脹系數(shù)會太高。
[0026]本發(fā)明在實施時，先將前述組成物，均勻混合后，再將混合原料導(dǎo)入一玻璃熔解槽，等到混合原料熔解成玻璃液后，將其溫度降低到成型所需的溫度范圍，即令其黏度范圍保持在(104 6~104 8)poise (泊)的溫度范圍，再以下拉成型法，制作出預(yù)定厚度的玻璃基板，待玻璃基板徐緩冷卻，即可切割加工成液晶顯示器用的玻璃基板成品。
[0027]以下謹(jǐn)就本發(fā)明前述的各組成物，以不同的重量百分比，加以混合，再依前述程序制作出不同的玻璃樣品，并以所述各玻璃樣品為例，列表說明其熱膨脹系數(shù)、應(yīng)變點、密度及玻璃液相溫度等特性值間的差異:
[0028]在表一(例I)顯示本發(fā)明所制成玻璃樣品的組成及特性，即本發(fā)明的實施例。在表一的玻璃樣品，以如下方法制造；各組成成份取常用原料，依對應(yīng)的重量百分比加以均勻混合，再以(1680°C)的溫度，在鉬金加熱系統(tǒng)內(nèi)熔解攪拌均勻，再將熔融態(tài)的玻璃液以下拉成形法冷卻成型為片狀。此時，針對各玻璃樣品進(jìn)行檢測，可分別得到熱膨脹系數(shù)、應(yīng)變點、密度及玻璃液相溫度等特性值，并記載在表一的對應(yīng)欄位上。
[0029]本發(fā)明在檢測各玻璃樣品的各特性值時，主要是依下列方法進(jìn)行:
[0030](I)熱膨脹系數(shù)(單位:10_7/°C )的檢測:以機(jī)械推桿式熱膨脹儀，加熱并測量玻璃樣品的伸長量，溫度范圍自室溫量到玻璃不再伸長，甚至因軟化而收縮為止的溫度(一般為O~300°C )。
[0031](2)應(yīng)變點(單位:V )的檢測:加熱并測量玻璃樣品的黏度與溫度的關(guān)系，以特定黏度(114 5Poise)所對應(yīng)的溫度作為應(yīng)變點。
[0032](3)密度(單位:g/cm3)的檢測:取約2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測量其密度。
[0033](4)玻璃液相 ，以顯微鏡測量玻璃的結(jié)晶情形，判定其液相溫度而得。
[0034]表一

【權(quán)利要求】
1.一種TFT-1XD用環(huán)保玻璃的組成，其特征在于，其各組成的成份及各成份的重量百分比為:
59% ≤ S12 ≤ 63% ；
13% ≤ Al2O3 ≤ 17% ；
7% ≤ B2O3 ≤ 14% ；
0.1% ≤ BaO ≤ 3% ；
0.5% ≤ MgO ≤ 3.5% ；
7% ≤ CaO ≤ 11% ；
0.2% ≤ SrO ≤ 6% ；以及
0.05% ≤ SnO2 ≤ 0.4%ο
2.如權(quán)利要求1所述的TFT-LCD用環(huán)保玻璃的組成，其特征在于，Ca0、Ba0、Mg0及SrO等成份的總重量百分比為7.8%~23.5%。
【文檔編號】C03C3/091GK104071979SQ201310099901
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2013年3月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月26日
【發(fā)明者】余襄程 申請人:富蕎企業(yè)管理顧問有限公司