DE10084754B3 - Glass substrate for use in a liquid crystal panel and its use and manufacture - Google Patents

Glass substrate for use in a liquid crystal panel and its use and manufacture Download PDF

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Abstract

Glassubstrat zur Verwendung in einem Flüssigkristallfeld, wobei das Glassubstrat eine relative Dichte von nicht größer als 2,42 aufweist, ein Youngsches Modul von nicht kleiner als 77 GPa aufweist, und einen unteren Kühlpunkt hat, der nicht kleiner als 690°C ist, wobei das Glassubstrat folgende Anteile in Mol.-% aufweist: 67 bis 72% SiO2, 6 bis 10% B2O3, 9 bis 15% Al2O3, 3 bis 13,5% MgO, 0 bis 6% CaO, 0 bis 0,4% SrO, 0 bis 0,2% BaO, 0 bis 0,5% As2O3, 0 bis 0,5% Sb2O3, 0 bis 0,5% SnO2, wobei As2O3 + Sb2O3 + SnO2 in einem Bereich zwischen 0 und 1% liegen, wobei der Anteil in Mol.-% an MgO größer ist als der an CaO und wobei ein Mol.-Verhältnis Al2O3/B2O3 nicht kleiner als 1,1 ist.Glass substrate for use in a liquid crystal panel, the glass substrate having a specific gravity of not more than 2.42, a Young's modulus of not less than 77 GPa, and a lower cooling point which is not less than 690 ° C, which is Glass substrate has the following proportions in mol%: 67 to 72% SiO2, 6 to 10% B2O3, 9 to 15% Al2O3, 3 to 13.5% MgO, 0 to 6% CaO, 0 to 0.4% SrO, 0 to 0.2% BaO, 0 to 0.5% As2O3, 0 to 0.5% Sb2O3, 0 to 0.5% SnO2, with As2O3 + Sb2O3 + SnO2 in a range between 0 and 1%, the The proportion in mol% of MgO is greater than that of CaO and a molar ratio of Al2O3 / B2O3 is not less than 1.1.

Description

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Die Erfindung betrifft ein Glassubstrat und eine Glaszusammensetzung, die zur Verwendung in einem Flüssigkristallfeld bzw. Platte geeignet ist und die in der gesamten vorliegenden Anmeldung häufig einfach als Glassubstrat bzw. Glaszusammensetzung bezeichnet wird.The present invention relates to a glass substrate and a glass composition suitable for use in a liquid crystal panel, which is often referred to simply as a glass substrate throughout the present application.

In jüngster Zeit besteht die Tendenz, daß Flüssigkristallfelder oder -anzeigen oder -displays auf verschiedenen Gebieten breite Anwendung finden. Beispielsweise ist bisher ein solches Flüssigkristallfeld auch in einem Laptop-Computer und einem digitalen Videodisk(DVD-)Abspielgerät verwendet worden. Aufgrund dieser Tatsache ist es erforderlich, daß ein Flüssigkristallfeld leicht ist, eine kompakte Größe hat und sehr feine Bilder wiedergeben kann.Recently, there is a tendency that liquid crystal panels or displays or displays are widely used in various fields. For example, such a liquid crystal panel has hitherto also been used in a laptop computer and a digital video disc (DVD) player. Due to this fact, a liquid crystal panel is required to be light, compact in size, and capable of reproducing very fine images.

Zu diesem Zweck muß dafür gesorgt werden, daß eine Flüssigkristallfeld-Glaszusammensetzung einen hohen unteren Kühlpunkt hat, leicht ist und eine hohe Festigkeit hat, so daß Dünnfilmtransistoren (TFT) auf dem Flüssigkristallfeld ausgebildet werden können.For this purpose, it must be ensured that a liquid crystal panel glass composition has a high lower cooling point, is light, and has high strength, so that thin film transistors (TFT) can be formed on the liquid crystal panel.

Hierbei ist zu beachten, daß herkömmliche TFTs in amorphe Silicium-TFT und Polysilicium-TFT klassifiziert werden. Unter anderem können die amorphen TFT einen großen Bildschirm realisieren und in einem Niedrigtemperaturverfahren hergestellt werden. Deshalb ist bisher der amorphe TFT im Vergleich zum Polysilicium-TFT weit verbreitet. Ein solcher amorpher TFT bewirkt jedoch zwangsläufig, daß eine Ansteuerungsschaltung aufgrund der Charakteristik der hier verwendeten Materialien einen komplexen Aufbau bekommt und eine Feinintegration deshalb schwierig wird.It should be noted that conventional TFTs are classified into amorphous silicon TFT and polysilicon TFT. Among other things, the amorphous TFT can realize a large screen and be manufactured in a low temperature process. Therefore, the amorphous TFT has been widely used in comparison with the polysilicon TFT. However, such an amorphous TFT inevitably causes a drive circuit to become complex in structure due to the characteristics of the materials used here, and hence fine integration becomes difficult.

Dagegen ist der Polysilicium-TFT insofern vorteilhaft, als der Aufbau der Ansteuerungsschaltung vereinfacht werden kann und daher Pixel in hoher Dichte gebildet werden können. Der Polysilicium-TFT hat jedoch einen Nachteil, nämlich daß ein Hochtemperaturverfahren bei der Herstellung des Polysilicium-TFT notwendig ist. Obwohl neuere Studien sich mit einem Polysilicium-TFT befassen, der bei einer niedrigen Temperatur hergestellt werden kann, wird berichtet, daß ein Verfahren zwischen 600 und 650C° zwangsläufig notwendig ist.In contrast, the polysilicon TFT is advantageous in that the structure of the driving circuit can be simplified and therefore pixels can be formed in high density. However, the polysilicon TFT has a drawback that a high temperature process is necessary in the production of the polysilicon TFT. Although recent studies are concerned with a polysilicon TFT that can be fabricated at a low temperature, it is reported that a process between 600 and 650C ° is inevitably necessary.

Unter diesen Umständen ist das Flüssigkristallfeld-Glas bisher aus Quarzglas ausgebildet worden, das eine hohe Stabilität aufweist, so daß weder eine thermische Schrumpfung noch eine Deformation stattfindet. Dieses Quarzglas ist wegen seiner Eigenschaften für das Flüssigkristallfeld geeignet, aber teuer.Under these circumstances, the liquid crystal panel glass has hitherto been formed of quartz glass which has high stability, so that neither thermal shrinkage nor deformation takes place. This silica glass is suitable for the liquid crystal panel because of its properties, but expensive.

Als Alternative ist Glas, das keine Alkalikomponenten aufweist und das als alkalifreies Glas bezeichnet wird, bisher auch als das Flüssigkristallfeld-Glas verwendet worden. Es sind jedoch bisher keine Vorschläge in bezug auf alkalifreies Glas mit einem hohen unteren Kühlpunkt gemacht worden, das dem Herstellungsverfahren für Polysilicium-TFT standhält.As an alternative, glass which has no alkali components and which is referred to as alkali-free glass has hitherto also been used as the liquid crystal panel glass. However, there have hitherto been made no proposals regarding alkali-free glass having a high lower cooling point that withstands the polysilicon TFT production process.

Gläser zur Verwendung in Flachbildschirmen, insbesondere Flüssigkristallanzeigen, sind beispielsweise aus der WO 98/03442 A1 , WO 98/27019 A1 oder JP 07277763 A bekannt.Glasses for use in flat screens, in particular liquid crystal displays are, for example, from WO 98/03442 A1 . WO 98/27019 A1 or JP 07277763 A known.

Außerdem wird bevorzugt, daß Flüssigkristallglas leicht ist, da das Flüssigkristallfeld häufig in tragbaren Vorrichtungen, z. B. in einem mobilen Gerät, Laptop-Computer, verwendet wird. Außerdem ist es erforderlich, daß das Flüssigkristallfeld-Glas eine niedrige relative Dichte und eine geringe Flexibilität hat, um das Glas während eines Herstellungsverfahrens und eines Prüfverfahrens leicht zu handhaben. Diese geringe Flexibilität führt zu einem hohen Youngschen Modul.In addition, it is preferred that liquid crystal glass is lightweight because the liquid crystal panel is often used in portable devices, e.g. B. in a mobile device, laptop computer is used. In addition, the liquid crystal panel glass is required to have a low specific gravity and a low flexibility to easily handle the glass during a manufacturing process and a test method. This low flexibility results in a high Young's modulus.

Allgemeinen könnte man davon ausgehen, daß das Glas, das alle oben genannten Anforderungen erfüllt, eine sehr schlechte Löslichkeit und eine sehr hohe Lösungstemperatur hat. Dies könnte Schwierigkeiten in bezug auf die Reinigung bzw. die Läuterung (engl. refinement) und die Gleichmäßigkeit bereiten. Außerdem ist bisher nichts über eine Glaszusammensetzung und ein Glassubstrat offenbart worden, das einen unteren Kühlpunkt, der nicht unter 680°C liegt, und einen spezifischen Modul hat, der nicht kleiner ist als 31 GPa ist, wobei der spezifische Modul durch das Verhältnis zwischen dem Youngschen Modul (bzw. E-Modul) und der relativen Dichte gegeben ist.In general, it could be assumed that the glass, which meets all the above requirements, has a very poor solubility and a very high solution temperature. This could cause refinement and uniformity difficulties. Moreover, hitherto, nothing has been disclosed about a glass composition and a glass substrate having a lower cooling point not lower than 680 ° C and a specific modulus not smaller than 31 GPa, the specific modulus being determined by the ratio between the Young's modulus (or modulus of elasticity) and the relative density is given.

Zusammenfassung der Erfindung Summary of the invention

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Flüssigkristallfeld-Glassubstrat oder -zusammensetzung bereitzustellen, das bzw. die für ein Polysilicium-TFT-Substrat geeignet ist und die einen hohen unteren Kühlpunkt hat, der nicht kleiner ist als 680°C ist.It is an object of the invention to provide a liquid crystal panel glass substrate or composition suitable for a polysilicon TFT substrate and having a high lower cooling point not lower than 680 ° C.

Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Flüssigkristallfeld-Glassubstrat oder -zusammensetzung des beschriebenen Typs bereitzustellen, das bzw. die leicht ist und eine hohe Festigkeit hat.It is a further object of the invention to provide a liquid crystal panel glass substrate or composition of the type described that is lightweight and has high strength.

Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Flüssigkristallfeld-Glassubstrat oder -zusammensetzung des beschriebenen Typs bereitzustellen, das bzw. die eine gute Löslichkeit hat und dessen bzw. deren Läuterung und Gleichmäßigkeit gut ist.It is a further object of the invention to provide a liquid crystal panel glass substrate or composition of the type described which has good solubility and whose refining and uniformity is good.

Es ist noch eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Flüssigkristallfeld-Glassubstrat oder -zusammensetzung des beschriebenen Typs bereitzustellen, das bzw. die ausgezeichnet entglasungbeständig ist und dessen bzw. deren Läuterung oder Entgasung ausgezeichnet ist und das bzw. die im wesentlichen schlierenfrei ist.It is still another object of the invention to provide a liquid crystal panel glass substrate or composition of the type described which is excellent in devitrification resistance and whose refining or degasification is excellent and which is substantially free of streaks.

Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Glassubstrat oder -zusammensetzung des beschriebenen Typs bereitzustellen, das bzw. die einen hohen spezifischen Modul hat, der nicht kleiner als 31 GPa ist.It is a further object of the invention to provide a glass substrate or composition of the type described which has a high specific modulus not smaller than 31 GPa.

Durch die Erfindung wird ein Glassubstrat zur Verwendung in einem Flüssigkristallfeld gemäß Patentanspruch 1 bereitgestellt. Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung des erfindungsgemäßen Glassubstrats und dessen Herstellung.The invention provides a glass substrate for use in a liquid crystal panel according to claim 1. The invention further relates to the use of the glass substrate according to the invention and its preparation.

Erfindungsgemäß hat ein Flüssigkristallfeld-Glas einen unteren Kühlpunkt, der nicht kleiner als 690°C ist, eine relative Dichte, die nicht größer als 2,42 ist, und einen Youngschen Modul, der nicht kleiner als 77 GPa ist.According to the present invention, a liquid crystal panel glass has a lower cooling point not lower than 690 ° C, a relative density not higher than 2.42, and a Young's modulus not smaller than 77 GPa.

Beschreibung der ZeichnungDescription of the drawing

1 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Flüssigkristallanzeige, die ein erfindungsgemäßes Glassubstratpaar verwendet. 1 shows a schematic sectional view of a liquid crystal display using a glass substrate pair according to the invention.

Beschreibung von bevorzugten AusführungsformenDescription of preferred embodiments

Bei den experimentellen Untersuchungen der Erfinder ist festgestellt worden, daß ein Flüssigkristallfeld-Glassubstrat oder -zusammensetzung für Polysilicium-TFT einen unteren Kühlpunkt, der nicht kleiner als 690°C ist, eine relative Dichte, die nicht größer als 2,42 ist, und einen Youngschen Modul, der nicht kleiner als 77 GPa ist, haben könnte. Dies zeigt, daß ein spezifischer Modul berechnet werden kann, da der spezifische Modul durch ein Verhältnis zwischen dem Youngschen Modul (E) und der relativen Dichte gegeben ist. Unter Verwendung des oben erwähnten Youngschen Moduls und der relativen Dichte hat das erfindungsgemäße Glassubstrat oder -zusammensetzung einen spezifischen Modul, der nicht kleiner als 31 GPa ist.In the experimental studies of the present inventors, it has been found that a polysilicon TFT liquid crystal panel glass substrate or composition has a lower cooling point not lower than 690 ° C, a specific gravity not higher than 2.42, and a higher Young's modulus, which is not less than 77 GPa, could have. This shows that a specific modulus can be calculated since the specific modulus is given by a ratio between the Young's modulus (E) and the relative density. Using the above-mentioned Young's modulus and specific gravity, the glass substrate or composition of the present invention has a specific modulus not smaller than 31 GPa.

Um den Youngschen Modul (E) zu berechnen, wird eine getemperte bzw. entspannte Glasprobe mit einer Dichte (ρ) und einer Größe von 20 mm × 20 mm × 100 mm hergestellt und in eine Kammer eingebracht, die auf einer hohen Temperatur gehalten wird. Danach erfolgt die Messung einer Longitudinalgeschwindigkeit (VL) einer Ultraschallwelle von 6 MHz. In diesem Fall ist der Youngsche Modul gegeben durch: E = (4G2 – 3GVL 2ρ)/(G – VL 2ρ) wobei G einen Schermodul oder einen Festigkeitsmodul darstellt.To calculate the Young's modulus (E), a tempered glass sample having a density (ρ) and a size of 20 mm × 20 mm × 100 mm is prepared and placed in a chamber maintained at a high temperature. Thereafter, the measurement of a Longitudinalgeschwindigkeit (V L ) of an ultrasonic wave of 6 MHz. In this case, the Young's modulus is given by: E = (4G2 - 3GV L 2 ρ) / (G - V L 2 ρ) where G represents a shear modulus or strength modulus.

Da die relative Dichte klein wird, kann außerdem eine Verwerfung oder Deformation des Glassubstrats reduziert werden, wenn es in eine Flüssigkristallanzeige oder -display montiert wird. Der Grund dafür ist, daß ein Verwerfungsbetrag (W) gegeben ist durch: W = (L4gρ(1 – ν2))/(6,4 Et2), wobei L und t eine Länge bzw. eine Dicke der Glasprobe darstellen und ν eine Poisson-Zahl ist und eine Verwerfung W ist hauptsächlich von ρ/E abhängig ist. Dies bedeutet, daß sich die Verwerfung (W) in Abhängigkeit von der relativen Dichte (ρ) verringert.In addition, since the relative density becomes small, warping or deformation of the glass substrate can be reduced when it is mounted in a liquid crystal display or display. The reason for this is that a discard amount (W) is given by: W = (L 4 gρ (1 -ν 2 )) / (6.4 Et 2 ), where L and t represent a length and thickness of the glass sample and ν is a Poisson number, and a fault W is mainly dependent on ρ / E. This means that the warp (W) decreases as a function of the relative density (ρ).

Der oben erwähnte untere Kühlpunkt, die relative Dichte und der Youngsche Modul sind bisher mit Glas realisiert worden, das folgendes aufweist: 67 bis 72 Mol.-% SiO2, 6 bis 10 Mol.-% B2O3, 9 bis 15 Mol.-% Al2O3, 3 bis 13,5 Mol.-% MgO, 0 bis 6 Mol.-% CaO, 0 bis 0,3 Mol.-% SrO, 0 bis 0,2 Mol.-% BaO und 0 bis 0,5 Mol.-% As2O3. Es ist außerdem bestätigt worden, daß Sb2O3 und SnO2 bis zu 1 Mol.-% beigemengt werden können.The above-mentioned lower cooling point, relative density and Young's modulus have hitherto been realized with glass comprising: 67 to 72 mol% SiO 2 , 6 to 10 mol% B 2 O 3 , 9 to 15 mol % Al 2 O 3 , 3 to 13.5 mol% MgO, 0 to 6 mol% CaO, 0 to 0.3 mol% SrO, 0 to 0.2 mol% BaO and 0 to 0.5 mol% As 2 O 3 . It has also been confirmed that Sb 2 O 3 and SnO 2 can be incorporated up to 1 mol%.

Außerdem wird beim Glassubstrat oder bei der Glaszusammensetzung bevorzugt, daß ein erster Gesamtsummenanteil aus Al2O3, MgO und CaO in einem Bereich zwischen 20 Mol.-% und 24 Mol.-% liegt. Außerdem ist festgestellt worden, daß ein zweiter Gesamtsummenanteil aus SiO2, B2O3, Al2O3, MgO und CaO (nämlich SiO2 + B2O3 + Al2O3 + MgO + CaO) nicht kleiner als 97 Mol.-%, vorzugsweise 98,5 Mol.-% und besonders bevorzugt größer als 99 Mol.-% sein soll. Auf jeden Fall kann der zweite Gesamtsummenanteil in einem Bereich zwischen 97 Mol.-% und 99,5 Mol.-% liegen. Ein erstes Verhältnis zwischen Al2O3 und B2O3, nämlich Al2O3/B2O3 kann in einem Mol-Verhältnis zwischen 1,1 und 2,2 vorhanden sein, während ein zweites Verhältnis zwischen einem ersten Gesamtsummenanteil aus (Al2O3 + MgO + CaO) und einem dritten Anteil aus (SiO2 + B2O3) in einem Mol-Verhältnis zwischen 0,25 und 0,32 vorhanden sein können. Dies zeigt, daß das Mol-Verhältnis von (Al2O3 + MgO + CaO/(SiO2 + B2O3) nicht kleiner sein soll als 0,25 unter der Bedingung, daß Al2O3 + MgO + CaO nicht kleiner ist als 20 Mol.-%. Besonders bevorzugt soll Al2O3 + MgO + CaO in einem Bereich zwischen 20 bis 22,5 Mol.-% liegen, während das Mol-Verhältnis von Al2O3/B2O3 zwischen 1,1 und 1,7 ist. In diesem Fall wird bevorzugt, daß (SiO2 + B2O3 + Al2O3 + MgO + CaO) nicht kleiner als 99 Mol.-% und (Al2O3 + MgO + CaO)/(SiO2 + B2O3) zwischen 0,25 und 3,0 ist.In addition, in the glass substrate or the glass composition, it is preferable that a first total amount of Al 2 O 3 , MgO and CaO is in a range between 20 mol% and 24 mol%. In addition, it has been found that a second total amount of SiO 2 , B 2 O 3 , Al 2 O 3 , MgO and CaO (namely SiO 2 + B 2 O 3 + Al 2 O 3 + MgO + CaO) is not smaller than 97 mol .-%, preferably 98.5 mol .-% and particularly preferably greater than 99 mol .-% should be. In any case, the second total amount may range between 97 mol% and 99.5 mol%. A first ratio between Al 2 O 3 and B 2 O 3 , namely Al 2 O 3 / B 2 O 3 may be present in a molar ratio between 1.1 and 2.2, while a second ratio between a first total sum fraction (Al 2 O 3 + MgO + CaO) and a third portion of (SiO 2 + B 2 O 3 ) may be present in a molar ratio between 0.25 and 0.32. This shows that the molar ratio of (Al 2 O 3 + MgO + CaO / (SiO 2 + B 2 O 3 ) should not be smaller than 0.25 under the condition that Al 2 O 3 + MgO + CaO does not less than 20 mol%, more preferably Al 2 O 3 + MgO + CaO should be in a range between 20 and 22.5 mol%, while the molar ratio of Al 2 O 3 / B 2 O 3 is between 1.1 and 1.7 In this case, it is preferable that (SiO 2 + B 2 O 3 + Al 2 O 3 + MgO + CaO) is not smaller than 99 mol% and (Al 2 O 3 + MgO + CaO) / (SiO 2 + B 2 O 3 ) is between 0.25 and 3.0.

Hierbei ist zu beachten, daß As2O3 oder Alkalimetalloxid nicht wesentlich im Glas enthalten sein muß. Das Glas kann vorzugsweise einen mittleren thermischen Ausdehnungskoeffizienten von nicht größer als 35 × 10–7/°C in einem Temperaturbereich zwischen 100 und 300°C haben. Besonders bevorzugt soll der thermische Ausdehnungskoeffizient nicht größer als 31 × 10–7/°C sein im Temperaturbereich zwischen 100 und 300°C.It should be noted that As 2 O 3 or alkali metal oxide need not be substantially contained in the glass. The glass may preferably have an average thermal expansion coefficient of not greater than 35 × 10 -7 / ° C in a temperature range between 100 and 300 ° C. Particularly preferably, the thermal expansion coefficient should not be greater than 31 × 10 -7 / ° C in the temperature range between 100 and 300 ° C.

Außerdem zeigt die Tabelle weitere Beispiele 1 bis 4. Tabelle Beispiele 1 2 3 4 5 Mol.-% Mol.-% Mol.-% Mol.-% Mol.-% SiO2 69 72 68 69 70 B2O3 8 7 9 8 7 Al2O3 13 11 11 9 11 MgO 5 5 7 13,5 9 CaO 4 4 4 0 2 SrO 0,3 0,3 0,3 0 0,4 BaO 0,2 0,2 0,2 0 0,1 As2O3 - - - - - Sb2O3 - - 0,5 0,5 - SnO2 0,5 0,5 - - 0,5 Summe 100 100 100 100 100 Al2O3 + MgO + CaO 22 20 22 22,5 22 Al2O3/B2O3 1,63 1,57 1,38 1,13 1,57 SiO2 + B2O3 + Al2O3 + MgO + CaO 99 99 99 99,5 99 (Al2O3 + MgO + CaO)/(SiO2 + B2O3) 0,286 0,253 0,286 0,292 0,286 unterer Kühlpunkt (°C) 706 695 695 690 700 spezifischer Modul (GPa) 32,8 32,4 32,6 33,4 33,3 relative Dichte 2,41 2,38 2,41 2,39 2,40 Youngscher Modul (GPa) 79 77 78,5 80,5 80 α 100–300 (× 10–7/T) 27 28 30 31 29 Viskosität bei 1500°C (dPas) 250 300 200 200 29- Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Kristallen im Glas nach Wärmebehandlung. mit 1100°C × 18 h nicht vorhand. nicht vorhand. nicht vorhand. nicht vorhand. nicht vorhand. In addition, the table shows further examples 1 to 4. Table Examples 1 2 3 4 5 Mol .-% Mol .-% Mol .-% Mol .-% Mol .-% SiO 2 69 72 68 69 70 B 2 O 3 8th 7 9 8th 7 Al 2 O 3 13 11 11 9 11 MgO 5 5 7 13.5 9 CaO 4 4 4 0 2 SrO 0.3 0.3 0.3 0 0.4 BaO 0.2 0.2 0.2 0 0.1 As 2 O 3 - - - - - Sb 2 O 3 - - 0.5 0.5 - SnO 2 0.5 0.5 - - 0.5 total 100 100 100 100 100 Al 2 O 3 + MgO + CaO 22 20 22 22.5 22 Al 2 O 3 / B 2 O 3 1.63 1.57 1.38 1.13 1.57 SiO 2 + B 2 O 3 + Al 2 O 3 + MgO + CaO 99 99 99 99.5 99 (Al 2 O 3 + MgO + CaO) / (SiO 2 + B 2 O 3 ) 0.286 0.253 0.286 0.292 0.286 lower cooling point (° C) 706 695 695 690 700 specific module (GPa) 32.8 32.4 32.6 33.4 33.3 relativ density 2.41 2.38 2.41 2.39 2.40 Young's module (GPa) 79 77 78.5 80.5 80 α 100-300 (× 10 -7 / T) 27 28 30 31 29 Viscosity at 1500 ° C (dPas) 250 300 200 200 29- Presence or absence of crystals in the glass after heat treatment. with 1100 ° C × 18 h not available. not available. not available. not available. not available.

Wenn man dies berücksichtigt, kann man schließen, daß das Glassubstrat oder die Glaszusammensetzung für das Flüssigkristallfeld folgendes aufweist: 67 bis 72 Mol.-% SiO2, 6 bis 10 Mol.-% B2O3, 9 bis 15 Mol.-% Al2O3, 3 bis 13,5 Mol.-% MgO, 0 bis 6 Mol.-% CaO, 0 bis 0,4 Mol.-% SrO, 0 bis 0,2 Mol.-% BaO, 0 bis 0,5 Mol.-% As2O3, 0 bis 0,5 Mol.-% Sb2O3 und 0 bis 0,5 Mol.-% SnO2. Ferner könnte der erste Gesamtsummenanteil (Al2O3 + MgO + CaO) in einem Bereich zwischen 20 Mol.-% und 25 Mol.-% liegen, während das erste Verhältnis (Al2O3/B2O3) in einem Bereich zwischen 1,1 und 2,2 liegt. Ebenso soll der zweite Gesamtsummenanteil (SiO2 + B2O3 + Al2O3 + MgO + CaO) nicht kleiner sein als 98,5 Mol.-%, während das zweite Verhältnis (zwischen dem ersten Gesamtsummenanteil und dem dritten Gesamtsummenanteil aus SiO2 und B2O3), nämlich (Al2O3 + MgO + CaO)/(SiO2 + B2O3) nicht kleiner sein soll als 0,25.Taking this into account, it can be concluded that the glass substrate or the glass composition for the liquid crystal panel has: 67 to 72 mol% SiO 2 , 6 to 10 mol% B 2 O 3 , 9 to 15 mol% Al 2 O 3 , 3 to 13.5 mol% MgO, 0 to 6 mol% CaO, 0 to 0.4 mol% SrO, 0 to 0.2 mol% BaO, 0 to 0 , 5 mol% As 2 O 3 , 0 to 0.5 mol% Sb 2 O 3 and 0 to 0.5 mol% SnO 2 . Further, the first total amount (Al 2 O 3 + MgO + CaO) may be in a range between 20 mol% and 25 mol%, while the first ratio (Al 2 O 3 / B 2 O 3 ) may be in a range between 1.1 and 2.2. Likewise, the second sum of total (SiO 2 + B 2 O 3 + Al 2 O 3 + MgO + CaO) should not be less than 98.5 mol%, while the second ratio (between the first total and the third sum of SiO 2 and B 2 O 3 ), namely (Al 2 O 3 + MgO + CaO) / (SiO 2 + B 2 O 3 ) should not be smaller than 0.25.

Besonders bevorzugt kann das Glassubstrat oder -zusammensetzung in Mol.-% folgendes aufweisen: 68 bis 72% SiO2, 7 bis 9% B2O3, 9 bis 13% Al2O3, 5 bis 13,5% MgO, 0 bis 3,4% CaO, 0 bis 0,4% SrO, 0 bis 0,1% BaO, 0 bis 0,5% As2O3, 0 bis 0,5% Sb2O3 und 0 bis 0,5% SnO2.More preferably, the glass substrate or composition in mole% may comprise: 68 to 72% SiO 2 , 7 to 9% B 2 O 3 , 9 to 13% Al 2 O 3 , 5 to 13.5% MgO, 0 to 3.4% CaO, 0 to 0.4% SrO, 0 to 0.1% BaO, 0 to 0.5% As 2 O 3 , 0 to 0.5% Sb 2 O 3 and 0 to 0.5 % SnO 2 .

Die oben aufgezählten Einschränkungsgründe sind nachstehend aufgeführt.The reasons listed above are listed below.

Um einen unteren Kühlpunkt zu erreichen, der nicht kleiner ist als 670°C, sollen nicht weniger als 8 Mol.-% Al2O3 und nicht mehr als 11 Mol.-% B2O3 im Glas vorhanden sein, wobei ein erstes Verhältnis zwischen Al2O3 und B2O3 (Al2O3/B2O3) in einem Bereich gehalten wird, der nicht kleiner als 1,1 sein soll. Was den unteren Kühlpunkt betrifft, so wird bevorzugt, daß kein Alkalimetalloxid im Glas enthalten sein soll.In order to achieve a lower cooling point not lower than 670 ° C, not less than 8 mol% of Al 2 O 3 and not more than 11 mol% of B 2 O 3 should be present in the glass, with a first Ratio between Al 2 O 3 and B 2 O 3 (Al 2 O 3 / B 2 O 3 ) is maintained in a range which should not be less than 1.1. As for the lower cooling point, it is preferred that no alkali metal oxide should be contained in the glass.

Eine relative Dichte, die nicht größer als 2,45 ist, kann dadurch erreicht werden, daß der erste Gesamtsummenanteil (Al2O3 + MgO + CaO) in einem Bereich gehalten wird, der nicht größer als 25 Mol.-% ist, und der zweite Gesamtsummenanteil (SiO2 + B2O3 + Al2O3 + MgO + CaO) in einem Bereich gehalten wird, der nicht kleiner als 97 Mol.-% ist.A specific gravity not larger than 2.45 can be obtained by keeping the first total amount (Al 2 O 3 + MgO + CaO) in a range not larger than 25 mol%, and the second total amount (SiO 2 + B 2 O 3 + Al 2 O 3 + MgO + CaO) is kept within a range not smaller than 97 mol%.

Ferner kann ein Youngscher Modul, der nicht kleiner als 76 GPa ist, erreicht werden, wenn der erste Gesamtsummenanteil (Al2O3 + MgO + CaO) nicht kleiner als 20 Mol.-% ist und wenn das zweite Verhältnis (Al2O3 + MgO + CaO)/(SiO2 + B2O3) größer oder gleich 0,25 ist.Further, a Young's modulus not smaller than 76 GPa can be achieved when the first total amount (Al 2 O 3 + MgO + CaO) is not smaller than 20 mol% and when the second ratio (Al 2 O 3 + MgO + CaO) / (SiO 2 + B 2 O 3 ) is greater than or equal to 0.25.

Die Entglasungsbeständigkeit kann beibehalten werden, wenn SiO2 und B2O3 größer oder gleich 65 Mol.-% bzw. 6 Mol.-% sind, und zwar unter der Annahme, daß Al2O3 15 Mol.-% nicht überschreitet. In diesem Fall muß das erste Verhältnis (Al2O3/B2O3) kleiner oder gleich 2,2 gehalten werden. CaO, SrO und BaO werden bis zu 8 Mol.-%, 1 Mol.-% bzw. 1 Mol.-% beigemengt.The devitrification resistance can be maintained when SiO 2 and B 2 O 3 are greater than or equal to 65 mol% and 6 mol%, respectively, assuming that Al 2 O 3 does not exceed 15 mol%. In this case, the first ratio (Al 2 O 3 / B 2 O 3 ) must be kept equal to or less than 2.2. CaO, SrO and BaO are added up to 8 mol%, 1 mol% and 1 mol%, respectively.

Die Löslichkeit kann vorzugsweise beibehalten werden, wenn SiO2 und Al2O3 nicht größer als 80 Mol.-% bzw. 15 Mol.-% sind und wenn B2O3 und MgO nicht kleiner als 6 Mol.-% bzw. 3 Mol.-% sind. Die Löslichkeit ist auch dann unverändert, wenn CaO, SrO und BaO bis zu 8 Mol.-%, 1 Mol.-% bzw. 1 Mol.-% beigemengt werden.The solubility may preferably be maintained when SiO 2 and Al 2 O 3 are not larger than 80 mol% and 15 mol%, respectively, and when B 2 O 3 and MgO are not smaller than 6 mol% and 3, respectively Mol .-% are. The solubility is unchanged even when CaO, SrO and BaO up to 8 mol .-%, 1 mol .-% or 1 mol .-% are added.

Insbesondere verringern weniger als 65 Mol.-% SiO2 unerwünschterweise den unteren Kühlpunkt, während mehr als 75 Mol.-% SiO2 unzweckmäßigerweise die Viskosität der Glaszusammensetzung erhöhen. Weniger als 6 Mol.-% B2O3 führen zu einer Verringerung der Löslichkeit, während mehr als 11 Mol.-% B2O3 zu einer Verringerung der Flußsäurefestigkeit führen. Eine Überschreitung des Bereiches zwischen 5 Mol.-% und 15 Mol.-% Al2O3 führt zu einer Verringerung des unteren Kühlpunktes bzw. bewirkt Entglasung. Weniger als 3 Mol.-% MgO erhöhen die Viskosität, während mehr als 15 Mol.-% MgO zu einer Entglasung im Glassubstrat führen. Ebenso führen mehr als 8 Mol.-% CaO zur Entglasung.In particular, less than 65 mol% of SiO 2 undesirably reduces the lower cooling point while more than 75 mol% of SiO 2 inadvertently increases the viscosity of the glass composition. Less than 6 mol% of B 2 O 3 leads to a reduction in the solubility, while more than 11 mol% of B 2 O 3 lead to a reduction in the Flußsäurefestigkeit. Exceeding the range between 5 mol .-% and 15 mol .-% Al 2 O 3 leads to a reduction of the lower cooling point or causes devitrification. Less than 3 mol% of MgO increase the viscosity, while more than 15 mol% of MgO lead to devitrification in the glass substrate. Likewise, more than 8 mol% of CaO lead to devitrification.

SrO und BaO können in Form von Ba(NO3)2 und Sr(NO3)2 beigemengt werden und verbessern die Läuterungseigenschaft auch dann, wenn nur 0,1 Mol.-% beigemengt wird, um die Tendenz zur Entglasung und Phasentrennung zu unterdrücken. Mehr als 0,4 Mol.-% SrO und mehr als 0,2 Mol.-% BaO führen jedoch zu einer Erhöhung der Viskosität und verschlechtern die Entglasung. As2O3, Sb2O3 und SnO2 dienen als Läuterungsmittel, aber eine zu große Menge As2O3 bewirkt Umweltverschmutzung, wie in der Einleitung der vorliegenden Beschreibung ausgeführt, während zu große Mengen von Sb2O3 und SnO2 zu einer Reduzierung des unteren Kühlpunktes führen.SrO and BaO can be compounded in the form of Ba (NO 3 ) 2 and Sr (NO 3 ) 2 , and improve the refining property even if only 0.1 mol% is incorporated to suppress the devitrification and phase separation tendency , However, more than 0.4 mol% of SrO and more than 0.2 mol% of BaO lead to an increase in viscosity and degrade the devitrification. As 2 O 3 , Sb 2 O 3 and SnO 2 serve as the fining agent, but too much As 2 O 3 causes environmental pollution, as stated in the preamble of the present specification, while too large amounts of Sb 2 O 3 and SnO 2 increase lead to a reduction of the lower cooling point.

Um eine Umweltschutzeigenschaft zu verbessern, soll dem Glas kein As2O3 beigemengt werden.In order to improve an environmental protection property, no As 2 O 3 should be added to the glass.

Das Glassubstrat kann in einem Abwärts- bzw. Senkrechtziehverfahren, einem Fließverfahren oder dgl., wie bekannt, hergestellt werden. Das heißt, die oben erwähnte Glaszusammensetzung kann ohne weiteres zu einer Platte bzw. Tafel für das Flüssigkristallfeld unter Verwendung des herkömmlichen Senkrechtziehverfahrens, Fließverfahrens oder dgl. geformt werden.The glass substrate may be produced in a downward drawing method, a flow method or the like as known. That is, the above-mentioned glass composition can be easily molded into a panel for the liquid crystal panel using the conventional vertical drawing method, flow method or the like.

In 1 ist eine Flüssigkristallanzeige schematisch und partiell dargestellt, die ein oben erwähntes Glassubstratpaar 11 hat. Die Glassubstrate 11 liegen einander gegenüber mit einem innenliegenden Spalt dazwischen. Der innenliegende Spalt ist durch ein Dichtmittel 14 abgedichtet und wird von Distanzstücken 15 gehalten, die in dem innenliegenden Spalt angeordnet sind. Auf jeder Fläche des Glassubstrats 11, die dem innenliegenden Spalt zugewandt ist, sind nacheinander ein Elektrodenfilm 12 und ein Ausrichtungsfilm 13 durch eine CVD (chemische Gasphasenabscheidung) oder dgl. aufgebracht.In 1 Fig. 12 is a partial view schematically showing a liquid crystal display comprising a glass substrate pair mentioned above 11 Has. The glass substrates 11 lie opposite each other with an internal gap in between. The internal gap is through a sealant 14 sealed and is made of spacers 15 held, which are arranged in the inner gap. On each surface of the glass substrate 11 which faces the inside gap are successively an electrode film 12 and an orientation movie 13 by CVD (Chemical Vapor Deposition) or the like.

Praktisch kann der Elektrodenfilm 12 einen Transistor, eine Diode und/oder eine Bildelementelektrode in einer LCD einer aktiven Matrix bilden und kann ein transparenter Film in einer LCD einer einfachen Matrix sein.Practically, the electrode film 12 form a transistor, a diode and / or a picture element electrode in an active matrix LCD, and may be a transparent film in a simple matrix LCD.

In dem innenliegenden Spalt ist eine Flüssigkristallschicht 16 zwischen den Ausrichtungsfilmen 13 angeordnet. Auf jeder Außenfläche des Glassubstrats 11 ist ein Polarisationsfilm 17 angeordnet.In the inner gap is a liquid crystal layer 16 between the orientation films 13 arranged. On each outer surface of the glass substrate 11 is a polarizing film 17 arranged.

Eine solche Flüssigkristallanzeige wird hergestellt, indem jedes Glassubstrat 11 mit einem Elektrodenfilm 12 und einem Ausrichtungsfilm 13 vorher hergestellt, das Dichtmittel 14 aufgebracht und die Distanzstücke 15 positioniert werden. Danach werden beide Glassubstrate 11 zusammengesetzt und mit dem Dichtmittel 14 verklebt.Such a liquid crystal display is manufactured by placing each glass substrate 11 with an electrode film 12 and an orientation movie 13 previously made, the sealant 14 applied and the spacers 15 be positioned. Thereafter, both glass substrates 11 assembled and with the sealant 14 bonded.

Claims (10)

Glassubstrat zur Verwendung in einem Flüssigkristallfeld, wobei das Glassubstrat eine relative Dichte von nicht größer als 2,42 aufweist, ein Youngsches Modul von nicht kleiner als 77 GPa aufweist, und einen unteren Kühlpunkt hat, der nicht kleiner als 690°C ist, wobei das Glassubstrat folgende Anteile in Mol.-% aufweist: 67 bis 72% SiO2, 6 bis 10% B2O3, 9 bis 15% Al2O3, 3 bis 13,5% MgO, 0 bis 6% CaO, 0 bis 0,4% SrO, 0 bis 0,2% BaO, 0 bis 0,5% As2O3, 0 bis 0,5% Sb2O3, 0 bis 0,5% SnO2, wobei As2O3 + Sb2O3 + SnO2 in einem Bereich zwischen 0 und 1% liegen, wobei der Anteil in Mol.-% an MgO größer ist als der an CaO und wobei ein Mol.-Verhältnis Al2O3/B2O3 nicht kleiner als 1,1 ist.A glass substrate for use in a liquid crystal panel, wherein the glass substrate has a relative density of not larger than 2.42, has a Young's modulus of not smaller than 77GPa, and has a lower cooling point not lower than 690 ° C Glass substrate has the following proportions in mol .-%: 67 to 72% SiO 2 , 6 to 10% B 2 O 3 , 9 to 15% Al 2 O 3 , 3 to 13.5% MgO, 0 to 6% CaO, 0 to 0.4% SrO, 0 to 0.2% BaO, 0 to 0.5% As 2 O 3 , 0 to 0.5% Sb 2 O 3 , 0 to 0.5% SnO 2 , with As 2 O. 3 + Sb 2 O 3 + SnO 2 are in a range between 0 and 1%, wherein the proportion in mol .-% of MgO is greater than that of CaO and wherein a molar ratio Al 2 O 3 / B 2 O 3 is not less than 1.1. Glassubstrat nach Anspruch 1 mit folgenden Anteilen in Mol.-%: 68 bis 72% SiO2, 7 bis 9% B2O3, 9 bis 13% Al2O3, 5 bis 13,5% MgO, 0 bis 3,4% CaO, 0 bis 0,4% SrO und 0 bis 0,1 BaO.Glass substrate according to Claim 1, having the following proportions in mol%: 68 to 72% SiO 2 , 7 to 9% B 2 O 3 , 9 to 13% Al 2 O 3 , 5 to 13.5% MgO, 0 to 3, 4% CaO, 0 to 0.4% SrO and 0 to 0.1 BaO. Glassubstrat nach Anspruch 1, wobei SiO2 + Al2O3 + B2O3 + MgO + CaO nicht kleiner als 98,5 Mol.-% ist.The glass substrate according to claim 1, wherein SiO 2 + Al 2 O 3 + B 2 O 3 + MgO + CaO is not less than 98.5 mol%. Glassubstrat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei Al2O3 + MgO + CaO nicht kleiner als 20 Mol.-% ist, während (Al2O3 + MgO + CaO)/(SiO2 + B2O3) kein kleineres Mol.-Verhältnis als 0,25 hat.The glass substrate according to any one of claims 1 to 3, wherein Al 2 O 3 + MgO + CaO is not less than 20 mol%, while (Al 2 O 3 + MgO + CaO) / (SiO 2 + B 2 O 3 ) no has smaller molar ratio than 0.25. Glassubstrat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Glassubstrat im wesentlichen frei von As2O3 ist.A glass substrate according to any one of claims 1 to 4, wherein the glass substrate is substantially free of As 2 O 3 . Glassubstrat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Glassubstrat im wesentlichen frei von Alkalimetalloxid ist. A glass substrate according to any one of claims 1 to 5, wherein the glass substrate is substantially free of alkali metal oxide. Glassubstrat nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten, der in einem Temperaturbereich zwischen 100 und 300°C nicht größer als 35 × 10–7/°C ist.A glass substrate according to any one of claims 1 to 6, having a coefficient of thermal expansion which is not greater than 35 × 10 -7 / ° C in a temperature range between 100 and 300 ° C. Verwendung des Glassubstrats nach einem der Ansprüche 1 bis 7 für ein Flüssigkristallfeld mit einem Paar Glassubstraten, die einander gegenüberliegen mit einem innenliegenden Spalt dazwischen, wobei das Flüssigkristallfeld einen Elektrodenfilm und einen Ausrichtungsfilm auf einer gegenüberliegenden Fläche jedes der Glassubstrate aufweist, die dem innenliegenden Spalt zugewandt sind, und ein Flüssigkristall in den innenliegenden Spalt gefüllt ist.Use of the glass substrate according to any one of claims 1 to 7 for a liquid crystal panel having a pair of glass substrates facing each other with an inner gap therebetween, the liquid crystal panel having an electrode film and an alignment film on an opposite face of each of the glass substrates facing the inner gap , and a liquid crystal is filled in the inner gap. Verwendung des Glassubstrats nach einem der Ansprüche 1 bis 7 für eine Flüssigkristallanzeige mit einem Flüssigkristallfeld und einer Ansteuerungsschaltung, die mit dem Flüssigkristallfeld verbunden ist, wobei das Flüssigkristallfeld ein Paar Glassubstrate aufweist, die einander gegenüberliegen mit einem innenliegenden Spalt dazwischen, wobei das Flüssigkristallfeld einen Elektrodenfilm und einen Ausrichtungsfilm auf einer gegenüberliegenden Fläche jedes der Glassubstrate aufweist, die dem innenliegenden Spalt zugewandt sind, und ein Flüssigkristall in den innenliegenden Spalt gefüllt ist.Use of the glass substrate according to any one of claims 1 to 7 for a liquid crystal display having a liquid crystal panel and a driving circuit connected to the liquid crystal panel, the liquid crystal panel having a pair of glass substrates facing each other with an internal gap therebetween, the liquid crystal panel comprising an electrode film and has an alignment film on an opposite face of each of the glass substrates facing the inside gap, and a liquid crystal is filled in the inside gap. Verfahren zur Herstellung eines Glassubstrats nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit den Schritten: Formen von geschmolzenem Glas zu einer Tafel, um das Glassubstrat im Senkrechtzieh- oder Fließverfahren herzustellen.A process for producing a glass substrate according to any one of claims 1 to 7, comprising the steps of: Form molten glass into a sheet to produce the glass substrate in a vertical drawing or flow process.
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