[发明专利]用于平面屏幕的玻璃基板

说明书

本发明涉及能够用于制造平面屏幕、并具有含低含量碱金属氧化物的硅铝酸盐类组合物的玻璃基板。

平面屏幕可以用不同的技术生产，其中主要的技术是PDP(等离子显示板)和LCD(液晶显示)技术。这两个技术都需要使用玻璃基板，但对这些基板施加了截然不同的性能，因此基板的化学组成一定要针对性的适合每一种技术。

在LCD技术使用的制造过程中是将玻璃薄板用作基板通过电子半导体工业中使用的技术来用于薄膜晶体管的沉积，其中有高温沉积、光刻蚀和化学蚀刻的技术。这些过程产生出对玻璃性能方面的众多要求，尤其是关于它们的抗力学性、耐化学性和耐热性。

鉴于硅薄膜的沉积需要高温，玻璃的热稳定性是最重要的，以避免发生任何变形。因此需要较低的退火温度，其为至少600℃甚至650℃。这个温度通常称作“应变点”，并且对应于玻璃的粘度等于10^14.5泊时的温度。还需要有低膨胀系数，以避免玻璃基板的尺寸随温度产生过高的变化。然而硅的膨胀系数和玻璃的膨胀系数之间很好的一致性是必须的，以避免在玻璃和硅之间产生机械应力。因此所述玻璃基板在25-300℃温度范围下测量的膨胀系数必须为25-35×10^-7/℃。

用于蚀刻硅的化学侵蚀一定不可以降解玻璃基板，尤其它的表面，由于这些侵蚀是用酸来进行的，因此玻璃基板具有非常高的耐酸腐蚀性是必须的。

鉴于平面屏幕的尺寸持续增大，基板重量的最小化也是重要的，对于所用的玻璃而言，体现为对低密度玻璃的需求。低密度，以与杨氏模量同样的方式，在防止大尺寸基板弯曲，从而在制造屏幕的所有步骤中方便处理上述的基板中起作用。

就玻璃基板的工业可行性来说，玻璃的某些特性也是重要的。具体地说，如果高温粘性太高会有经济后果，因为它会增加能量消耗并降低玻璃熔炉的寿命。还必须的是玻璃在过高温度下和/或高结晶速率下，不去玻璃化(因此液相温度必须有所限制)，因为这会破坏形成平面玻璃片的可行性。

部分符合本说明的组合物见于专利申请WO 00/32528和US2004/43887，主要由二氧化硅(SiO₂)，氧化铝(Al₂O₃)，氧化硼(B₂O₃)和氧化钙(CaO)组成。这些玻璃不含碱金属氧化物而且包含少量，有利地不含，氧化钙以外的二价氧化物。但是所得的杨氏模量值不足，为60-70GPa。

本发明的目的是通过增加它们的杨氏模量来改进前面所述文献中的组合物，同时保留其密度、热稳定性和膨胀系数方面的良好性能。本发明的另一个目的是提供一种经济的组合物，从原材料和制造玻璃基板所需要的能量消耗产生的成本方面考虑。

本发明的一个研究对象是一种玻璃基板，其具有的化学组成包含下列组分，所述组分在下面限定的以重量百分比表示的限制范围内：

SiO₂     58-72；

TiO₂     0.8-3；

B₂O₃     2-15；

Al₂O₃    10-25；

CaO      5-12；

MgO      0-3；

BaO      0-6；

SrO      0-4；

ZnO      0-3；和

R₂O      0-1，

R₂O表示碱金属氧化物(主要是钠、钾和锂氧化物)。

二氧化硅(SiO₂)是大多数工业玻璃的主要成分。它是玻璃网络形成物成分，影响玻璃的所有性能。过低量的二氧化硅(低于58％)会同时导致玻璃对于去玻璃化的稳定性的降低、过低的耐酸腐蚀性、过高的密度和过高的膨胀系数。优选二氧化硅含量是大于或者等于60％、或62％、甚至63％。另一方面，含量过高(72％以上)导致粘度上无法接受的增加，使玻璃熔融过程变得困难。因此根据本发明的玻璃中二氧化硅的含量少于或等于70％、或68％、甚至66％是有利的。