专利名称：玻璃陶瓷及其基片、液晶嵌镶板用对置基片和防尘基片的制作方法
技术领域：
本发明涉及玻璃陶瓷、玻璃陶瓷基片、液晶嵌镶板用对置基片以及液晶嵌镶板用防尘基片。更详细地说，本发明涉及具有低热膨胀性、在可见光区域的高透过性、低比重等特性的玻璃陶瓷、和适合用作液晶投影机用防尘基片或者在液晶元件中与带薄膜晶体管的基片对置的基片(TFT对置基片)等的、由上述玻璃陶瓷构成的玻璃陶瓷基片、以及使用该玻璃陶瓷基片的液晶嵌镶板用对置基片与防尘基片。
背景技术：
在玻璃中析出微细结晶相的玻璃陶瓷作为具有低膨胀特性的玻璃而被众人所知。例如，特公昭47-5558号公报中记载了在室温附近的热膨胀系数为±0.2×10-7/℃的玻璃陶瓷。可用于大型天文望远镜的反射镜和激光陀螺仪、标准原器和平台、耐热厨房用具等用途。
以前的这种玻璃即使是未含有着色剂，也呈黄色至褐色，与普通玻璃相比透过率差，对于代替石英玻璃的用途来说，一般多是透过率成了障碍。
近年来，作为大画面电视的一员，液晶投影机已市售。该液晶投影机的核心部分是用石英基片制成的液晶嵌镶板，但为了在液晶嵌镶板表面附着了异物时不将其投影出来，在液晶嵌镶板的两侧粘接了用于散焦的防尘玻璃。本来该防尘玻璃最好与液晶基片相同使用石英，但石英玻璃价格昂贵，所以使用了低膨胀透明玻璃陶瓷。同样在构成液晶嵌镶板的两张玻璃中，未形成TFT一侧的基片(叫做对置基片)也使用低膨胀透明玻璃陶瓷。但是，如前所述，现有低膨胀透明玻璃陶瓷与石英玻璃相比，在短波长区的透过率明显不好，降低了液晶投影机的画质性能。尤其在400nm附近的透过率低，用肉眼看玻璃是黄色或者褐色。所以，投影画像也难免受到玻璃着色的影响。
另外，由于在400nm以下的透过率低，所以粘接防尘玻璃不使用紫外线固化树脂。为此，大多使用热固树脂进行粘接，但由于热固化需要时间，所以给生产性带来问题。
还有，这种低膨胀透明玻璃陶瓷的熔融玻璃粘度大，不容易产生熔融玻璃的对流，所以难以得到均质的玻璃。而且因熔融温度高，所以导致熔融制造装置的限制大，需要超高温熔融炉，存在制造成本高的缺点。
还有，这种透明玻璃陶瓷在结晶化处理时需要时间，存在生产性低的问题。在上述的特公昭47-5558号公报中记载的玻璃陶瓷的实施例中，升温速度为8℃/小时，保持时间为4～100小时。例如，在800℃保持24小时的实施例的情况，在冷却开始前需要32小时。
并且，现有的这种透明玻璃陶瓷的比重多为不小于2.5。以液晶显示器为首，透明玻璃陶瓷的用途中比重成为重要的因素。由于石英玻璃的比重为2.2，所以为了代替石英玻璃往往比重大成了障碍。
因这些问题，到目前为止，进行着种种为改善低膨胀透明玻璃陶瓷的透过率及熔融性的尝试。
例如，特开平3-23237号公报和特开平2-293345号公报中记载了不含有TiO2的玻璃陶瓷。是通过不含有当杂质Fe离子等共存时使玻璃陶瓷明显着色的Ti离子来抑制着色的尝试。在该玻璃陶瓷中，因为TiO2是玻璃陶瓷的形核成分，所以可被ZrO2取代，但ZrO2是难溶于玻璃的成分，所以容易产生溶渣，难以得到均质的玻璃，熔融时需要1600℃左右的高温。
日本专利2516537号中记载了含3～6重量％的Li2O，并且实质上不含Na2O与K2O的低膨胀透明玻璃陶瓷。但是，由于该玻璃陶瓷除不含Na2O与K2O之外，Li2O的含量也不大于6重量％，因此熔融粘度大，均质化需要时间。而且因不含有作为抑制结晶化速度的成分Na2O与K2O，所以玻璃的结晶化速度变大，结晶化中的玻璃容易产生裂纹。于是，为了防止此现象，需要使升温速度非常缓慢或者在比较低的温度保持长时间等处理，以避免急剧引起结晶化。例如，在该实施例中形核温度与结晶生长温度各自保持了10小时。不论怎样，结晶化处理都需要时间，生产性容易降低。还有，透明性也比现有产品提高，但在400nm附近及以下的透过率还低，带着黄色。所以不适合用于显示器用途。
发明公开本发明基于这些问题，目的在于提供一种可容易熔融、通过短时间的结晶化处理就可以具有低热膨胀性、在可见光区域的高透过性、低比重等特性的玻璃陶瓷以及由该玻璃陶瓷构成的玻璃陶瓷基片、使用该玻璃陶瓷基片的液晶嵌镶板用对置基片与防尘基片。
本发明者为达到上述目的而反复专心研究，结果发现热处理具有特定组成的玻璃陶瓷用母材玻璃，析出含有β-石英类固溶体的结晶相的玻璃陶瓷、含有β-石英类固溶体的结晶相并且具有特定物性的玻璃陶瓷可适合其目的，基于该见解直到完成了本发明。
即本发明提供了下述的(1)～(21)项(1)一种玻璃陶瓷(以下叫做玻璃陶瓷I)，其特征在于对具有含有55～70摩尔％的SiO2、13～23摩尔％的Al2O3、11～21摩尔％的碱金属氧化物(其中Li2O为10～20摩尔％、Na2O与K2O总量为0.1～3摩尔％)、0.1～4摩尔％的TiO2以及0.1～2摩尔％的ZrO2，且上述各成分的合计含量为不少于95摩尔％，同时还含0～不足0.2摩尔％的BaO、0～不足0.1摩尔％的P2O5、0～不足0.3摩尔％的B2O3、0～不足0.1摩尔％的SnO2的玻璃组成的玻璃陶瓷用母材玻璃进行热处理，使析出含有β-石英类固溶体的结晶相；(2)根据第(1)项记载的玻璃陶瓷，其中，玻璃陶瓷用玻璃含有选自Cs2O、MgO、CaO、SrO、ZnO、La2O3、Nb2O5、Y2O3、Bi2O3、WO3、As2O3、Sb2O3、F及SO3中的至少1种成分，该成分与BaO、P2O5、B2O3及SnO2的总量为不大于5摩尔％；(3)一种玻璃陶瓷(以下叫做玻璃陶瓷II-1)，其特征在于对具有含有55～70摩尔％的SiO2、13～23摩尔％的Al2O3、11～21摩尔％的碱金属氧化物(其中Li2O为10～20摩尔％、Na2O与K2O总量为0.1～3摩尔％)、0.1～4摩尔％的TiO2以及0.1～2摩尔％的ZrO2，同时上述各成分的合计含量为不少于95摩尔％的玻璃组成的玻璃陶瓷用母材玻璃进行热处理，使析出含有β-石英类固溶体的结晶相，换算成5mm的厚度，在400～750nm下的分光透过率为不小于70％；(4)一种玻璃陶瓷(以下叫做玻璃陶瓷II-2)，其特征在于对具有含有55～70摩尔％的SiO2、13～23摩尔％的Al2O3、11～21摩尔％的碱金属氧化物(其中Li2O为10～20摩尔％、Na2O与K2O总量为0.1～3摩尔％)、0.1～4摩尔％的TiO2以及0.1～2摩尔％的ZrO2，同时上述各成分的合计含量为不少于95摩尔％的玻璃组成的玻璃陶瓷用母材玻璃进行热处理，使析出含有β-石英类固溶体的结晶相，换算成1.1mm的厚度，在400～750nm下的分光透过率为不小于85％；(5)根据第(3)项或第(4)项记载的玻璃陶瓷，其中，玻璃陶瓷用母材玻璃以不大于5摩尔％的比例含有选自Cs2O、MgO、CaO、SrO、BaO、ZnO、La2O3、Nb2O5、Y2O3、Bi2O3、WO3、P2O5、B2O3、As2O3、Sb2O3、SnO2、F及SO3之中的至少1种成分。
(6)根据第(1)项～第(5)项中的任意一项记载的玻璃陶瓷，其中，在30～300℃的温度范围下的平均线膨胀系数为-10×10-7/℃～+10×10-7/℃；(7)一种玻璃陶瓷(以下叫做玻璃陶瓷III-1)，其特征在于具有含β-石英类固溶体的结晶相，且换算成5mm的厚度，在400～750nm下的分光透过率为不小于70％，在30～300℃的温度范围下的平均线膨胀系数为-10×10-7/℃～+10×10-7/℃；(8)一种玻璃陶瓷(以下叫做玻璃陶瓷III-2)，其特征在于具有含β-石英类固溶体的结晶相，且换算成1.1mm的厚度，在400～750nm下的分光透过率为不小于85％，在30～300℃温度范围下平均线膨胀系数为-10×10-7/℃～+10×10-7/℃；(9)根据第(1)项～第(8)项中的任意一项记载的玻璃陶瓷，其中，结晶相所占体积为不小于50％；(10)根据第(1)项～第(9)项中的任意一项记载的玻璃陶瓷，其中，结晶相的大小(平均结晶粒径)为5～100nm；(11)根据第(1)项～第(10)项中的任意一项记载的玻璃陶瓷，其中，比重为2.2～不足2.5；(12)一种玻璃陶瓷基片，其特征在于它是由第(1)项～第(11)项中的任意一项记载的玻璃陶瓷构成的；(13)一种液晶嵌镶板用对置基片，其特征在于它是具有透光性基片和设在其上的对置电极的液晶嵌镶板用对置基片，作为上述透光性基片使用第(12)项中记载的玻璃陶瓷基片；(14)根据第(13)项记载的液晶嵌镶板用对置基片，其中，液晶嵌镶板具有(a)具有基片和设在该基片上的象素电极以及连接在该象素电极上的开关元件的驱动基片，(b)与上述驱动基片隔着给定间隔相向地设置，并且具有透光性基片、在与该透光性基片上的上述象素电极对置的位置上设置的对置电极的对置基片，(c)在上述驱动基片和对置基片之间保持给定间隔而形成，且受施加在上述象素电极和对置电极之间的电压驱动的液晶层；(15)根据第(14)项记载的液晶嵌镶板用对置基片，其中，进一步在与驱动基片的开关元件对置的透光性基片上的位置具有遮光膜；(16)一种液晶嵌镶板用防尘基片，其特征在于它是具有透明基片和在其上形成的防反射膜的液晶嵌镶板用防尘基片，作为上述透明基片，使用第(12)项记载的玻璃陶瓷基片；(17)一种液晶嵌镶板用防尘基片，其特征在于它是具有透明基片和在其上形成的防反射膜的液晶嵌镶板用防尘基片，作为上述透明基片，使用换算成5mm的厚度在400～750nm下的分光透过率为不小于70％的玻璃陶瓷基片；(18)一种液晶嵌镶板用防尘基片，其特征在于它是具有透明基片和在其上形成的防反射膜的液晶嵌镶板用防尘基片，作为上述透明基片，使用换算成1.1mm的厚度在400～750nm下的分光透过率为不小于85％的玻璃陶瓷基片；(19)根据第(17)项或第(18)项记载的液晶嵌镶板用防尘基片，其中，玻璃陶瓷基片具有含β-石英类固溶体的结晶相，在30～300℃的温度范围下的平均线膨胀系数为-5×10-7/℃～+5×10-7/℃；(20)根据第(18)项或第(19)项记载的液晶嵌镶板用防尘基片，其中，玻璃陶瓷基片的比重为2.2～不足2.5；(21)根据第(16)项～第(20)项中的任意一项记载的液晶嵌镶板用防尘基片，其中，它设置在液晶嵌镶板中的上述驱动基片及上述对置基片的至少一方的外侧，该液晶嵌镶板具有(a)具有基片、设在该基片上的象素电极和连接在该象素电极上的开关元件的驱动基片，(b)与上述驱动基片隔着给定间隔相向地设置，并且在与透光性基片、该透光性基片上的上述象素电极对置的位置备有对置电极的对置基片，(c)在上述驱动基片与对置基片之间保持给定间隔而形成，且受施加在上述象素电极和对置电极之间的电压驱动的液晶层。
附图的简单说明
图1是表示具有防尘基片的液晶嵌镶板结构的1个例子的示意图。
图2是表示实施例11的对置基片的示意图。
图3是表示实施例12中的对置基片的制造工序的示意图。
图4是表示实施例13的防尘基片的示意图。
发明的实施方案本发明的玻璃陶瓷有如下所示的玻璃陶瓷I、玻璃陶瓷II、玻璃陶瓷III三种方案。
在玻璃陶瓷II中，有玻璃陶瓷II-1和II-2，在玻璃陶瓷III中，有玻璃陶瓷III-1和III-2。
即玻璃陶瓷I是对具有含55～70摩尔％的SiO2、13～23摩尔％的Al2O3、11～21摩尔％的碱金属氧化物(其中Li2O为10～20摩尔％、Na2O与K2O总量为0.1～3摩尔％)、0.1～4摩尔％的TiO2以及0.1～2摩尔％的ZrO2，同时上述各成分的合计含量为不少于95摩尔％，还含0～不足0.2摩尔％的BaO、0～不足0.1摩尔％的P2O5、0～0.3不足摩尔％的B2O3、0～不足0.1摩尔％的SnO2的玻璃组成的玻璃陶瓷用母材玻璃进行热处理，使析出含有β-石英类固溶体的结晶相；玻璃陶瓷II有对具有含55～70摩尔％的SiO2、13～23摩尔％的Al2O3、11～21摩尔％的碱金属氧化物(其中Li2O为10～20摩尔％、Na2O与K2O总量为0.1～3摩尔％)、0.1～4摩尔％的TiO2以及0.1～2摩尔％的ZrO2，同时上述各成分的合计含量为不少于95摩尔％的玻璃组成的玻璃陶瓷用母材玻璃进行热处理，使析出含有β-石英类固溶体的结晶相，换算成5mm的厚度，在400～750nm下的分光透过率为不小于70％的玻璃陶瓷(玻璃陶瓷II-1)，和对具有含55～70摩尔％的SiO2、13～23摩尔％的Al2O3、11～21摩尔％的碱金属氧化物(其中Li2O为10～20摩尔％、Na2O与K2O总量为0.1～3摩尔％)、0.1～4摩尔％的TiO2以及0.1～2摩尔％的ZrO2，同时上述各成分合计含量为不少于95摩尔％的玻璃组成的玻璃陶瓷用母材玻璃进行热处理，使析出含有β-石英类固溶体的结晶相，换算成1.1mm的厚度，在400～750nm下的分光透过率为不小于85％的玻璃陶瓷(玻璃陶瓷II-2)；玻璃陶瓷III有具有含β-石英类固溶体的结晶相，且换算成5mm的厚度，在400～750nm下的分光透过率为不小于70％，在30～300℃温度范围下平均线膨胀系数为-10×10-7/℃～+10×10-7/℃的玻璃陶瓷(玻璃陶瓷III-1)，和具有含β-石英类固溶体的结晶相，且换算成1.1mm的厚度，在400-750nm下的分光透过率为不小于85％，在30～300℃温度范围下平均线膨胀系数为-10×10-7/℃～+10×10-7/℃的玻璃陶瓷(玻璃陶瓷III-2)。
首先对玻璃陶瓷I及II进行说明。
用于该玻璃陶瓷I及II的玻璃陶瓷用母材玻璃的特征是，比现有的低膨胀透明玻璃陶瓷含有更多的Li2O、Na2O、K2O等碱金属成分。据此有如下优点①因降低玻璃的熔融粘度，所以容易得到均质的玻璃陶瓷；②因可以降低熔融温度，所以能够减少熔融装置的限制；③因熔融温度低，所以在玻璃熔融时不容易从容器或耐火材料中混入杂质，可以将玻璃陶瓷的着色抑制得很低；④即使缩短结晶化时间，结晶化时也不发生裂纹，所以制造成本也可廉价；⑤可以减轻玻璃陶瓷的比重等。
现有的玻璃是如果含有本发明范围内的Li2O，则析出结晶增大，玻璃陶瓷的透明性明显受损(日本专利公报2516537号等)。本发明人发现即使含有多量的Li2O，也可以用其他成分控制结晶析出，可以防止结晶的粗化。
而且发现通过含有总量为不少于11摩尔％的碱金属氧化物，降低玻璃的熔融粘度，促进熔融玻璃的对流以提高均质性的同时，还可以降低熔融温度，并防止通过从玻璃熔解容器混入异物产生的着色。与此同时也可以减轻比重。
还有，含有较多的Na2O和/或K2O也是其特征。以前的透明玻璃陶瓷是极力把这些增大热膨胀系数的碱金属成分含量控制得极低(特开昭62-182135号公报等)。本发明人发现即使含有多量的Na2O和/或K2O，也可以通过使用具有由增加析出结晶量来进行平衡的玻璃组成的母材玻璃，可以得到在30～300℃温度范围下平均线膨胀系数为-10×10-7/℃～+10×10-7/℃的玻璃陶瓷。
通过对母材玻璃实施结晶化热处理，可以得到结晶相分散于非晶相中的玻璃陶瓷。析出的结晶相中，总体积最多的是β-石英固溶体和/或β-锂霞石固溶体(以下把这些叫做β-石英类固溶体)。其中，最好是只析出该β-石英类固溶体的结晶相。还有，结晶相的大小(平均结晶粒径)为5～100nm左右，在玻璃陶瓷中结晶相所占的体积最好是不少于50％。
还有，Na2O和/或K2O具有抑制玻璃的急剧结晶化，防止玻璃陶瓷的模糊及着色，同时抑制结晶化中的裂纹的效果。由此，可增大结晶化处理的升温速度，可在短时间进行处理。
下面对本发明的用于玻璃陶瓷I及II的玻璃陶瓷用母材玻璃的优选组成范围进行叙述。
SiO2是玻璃的基本成分，是用于形成β-石英类固溶体的不可缺少的成分。如果不到55摩尔％，则耐失透性差，不能得到透明的玻璃陶瓷。相反，如果超过70摩尔％，熔融变得困难。所以，SiO2的含量限定在55～70摩尔％。优选63～68摩尔％。
Al2O3也是析出β-石英类固溶体不可缺少的成分。如果不到13摩尔％，结晶将粗化，不能得到透明的玻璃陶瓷。相反，如果超过23摩尔％，玻璃的耐失透性差，玻璃陶瓷容易浑浊。所以，Al2O3的含量限定在13～23摩尔％。优选15～20摩尔％。
Li2O也是析出β-石英类固溶体不可缺少的成分。Li2O如果不到10摩尔％，则玻璃的粘度高，熔融困难。相反，如果超过20摩尔％，结晶将粗化，不能得到透明的玻璃陶瓷。所以，Li2O的含量限定在10～20摩尔％。优选12～17摩尔％。
Na2O和K2O是在提高玻璃熔融性的同时，可以调整热膨胀特性，抑制玻璃的结晶化速度，可抑制浑浊和裂纹的重要成分。如果Na2O和K2O合计含量不到0.1摩尔％，则没有上述效果，如果超过3摩尔％，则容易使热膨胀系数变大。所以Na2O和K2O的含量限定在0.1～3摩尔％。优选是0.5～2摩尔％。更优选1～2摩尔％。
如果碱金属氧化物的总量不到11摩尔％，玻璃粘度会增高，难以得到均质的玻璃。相反，如果超过21摩尔％，将难以控制结晶的粗化，不能得到无色透明的玻璃陶瓷。所以，碱金属氧化物的含量限定在11～21摩尔％。优选12～17摩尔％。
TiO2是形成晶核的重要成分。如果不到0.1摩尔％就没有其效果，难以用热处理引起结晶化。相反，如果超过4摩尔％，耐失透性就差。所以，TiO2的含量限定在0.1～4摩尔％。优选含量为1～3摩尔％。
如前所述，Ti离子与Fe离子共存时会使玻璃陶瓷明显着色，本发明的玻璃陶瓷因使用光学玻璃级的原料，所以实质上是不含有Fe离子的。所以，尽管含有TiO2，也能得到无色透明的玻璃陶瓷。为此，作为形核成分，与单独使用ZrO2的情况相比，可以减少ZrO2的含量。据此可以降低熔融温度，通过TiO2与ZrO2的共存，可以析出大量更微细的结晶，这就进一步提高了透过率。
ZrO2也是作为形成晶核的成分通过与TiO2一起使用，可以析出微细的结晶的重要成分。ZrO2的含量不到0.1摩尔％时就没有其效果，相反，如果超过2摩尔％，就难溶于玻璃中。所以，ZrO2的含量限定在0.1～2摩尔％。优选含量为0.5～1.5摩尔％。
Cs2O、MgO、CaO、SrO、BaO、ZnO、La2O3、Nb2O5、Y2O3、Bi2O3、WO3、P2O5、B2O3、As2O3、Sb2O3、SnO2、F及SO3虽然不是必须成分，但出于降低熔融粘度、清澄、调整热膨胀系数和透过率等目的可以在不大于5摩尔％的范围适当使用。如果超过5摩尔％对耐失透性、透过率等有不良影响。
Cs2O具有与K2O相同的效果，但与Na2O和K2O相比，原料的价格贵，并且增大玻璃陶瓷的比重。所以优选Cs2O的含量为不足1摩尔％。
MgO出于提高玻璃的熔融性以及调整玻璃陶瓷的热膨胀性的目的可以使用。尤其可以容易地提高热膨胀系数，所以是优选的成分。但MgO会降低400nm附近的透过率，容易使玻璃陶瓷着色为褐色。所以优选MgO的含量为0～3摩尔％。特别优选0～1摩尔％。
CaO、SrO、BaO可以用于调整玻璃陶瓷的热膨胀特性，但析出结晶容易粗化，容易降低玻璃陶瓷的透过率。尤其是SrO、BaO这种倾向明显。还有，如果加入SrO、BaO，还容易增大比重。
尤其是从防止着色的角度考虑，优选BaO的含量为不足0.2摩尔％。更优选不大于0.1摩尔％。进一步优选不含有BaO。
CaO、SrO、BaO的含量的合计量优选为不足3摩尔％。更希望与BaO一样，不含有SrO。
ZnO在提高熔融性以及维持透过率方面特别优选，但容易增加比重。ZnO的含量优选0～3摩尔％。特别优选0～1摩尔％。
P2O5、B2O3从防止因结晶相的过度生长引起的可见光散射(尤其是在短波长一侧的散射)带来的玻璃陶瓷的着色角度考虑，P2O5的含量优选为不足0.1摩尔％。更优选为不大于0.05摩尔％。最优选不含有P2O5。另外，B2O3的含量优选为不足0.3摩尔％。更优选为不足0.1摩尔％。最优选不含有。本发明使LiO2及碱金属氧化物的总量为给定范围，即使降低或排除这些的组成的含量，也不会损害玻璃的熔解性。
As2O3是对人体有害的成分，在使用时限制大，但是作为清澄剂是有效成分，而且因不降低玻璃陶瓷的透过率及玻璃的均质性，所以特性上优选使用。由于超过0.5摩尔％时其清澄效果不发生变化，所以As2O3的含量优选为不大于0.5摩尔％，更优选不含有As2O3。现有的玻璃陶瓷用母材玻璃中，As2O3不仅有作为清澄剂的功能，还起到抑制着色的作用。所以在现有的母材玻璃中，尽管是有毒成分，但也含有As2O3，但在本发明的母材玻璃中即使不加As2O3，也可以抑制玻璃陶瓷的着色，能提高在可见光区域的分光透过率及在波长400nm下的透过率。
另一方面，Sb2O3作为清澄剂是有用的成分，但如果含有不少于0.1摩尔％，则会使玻璃陶瓷容易着色，所以，Sb2O3的含量优选为不足0.1摩尔％。进一步优选为不大于0.05摩尔％。本发明的玻璃陶瓷因玻璃的熔融粘度低，所以即使Sb2O3为不大于0.05摩尔％，也可得到充分的清澄作用。
SnO2也有清澄的效果，但如果含有不少于0.1摩尔％，则使玻璃陶瓷容易着色，所以，SnO2的含量优选为不足0.1摩尔％。更优选为不大于0.05摩尔％。进一步优选不含有。
作为清澄剂最优选的是SO3。SO3作为清澄剂的效果从很久以前就为人所知，广泛用在钠钙玻璃中。本发明人发现SO3不仅具有对玻璃的清澄作用，还对防止玻璃陶瓷的着色以及促进ZrO2的熔解非常有效。SO3可以以含有成分的硫酸盐的形式加入。尤其优选使用碱成分的硫酸盐(例如硫酸钠、硫酸钾、硫酸锂)和硫酸锆等。如果把Sb2O3用于这种玻璃，则在熔解玻璃表面产生不混合层。另外，ZrO2原料进入该不混合层，妨碍ZrO2的熔解，到最后往往未完全熔解。SO3促进原料的玻璃化反应，不象Sb2O3那样在不混合层包进ZrO2而产生熔渣。作为SO3的优选含量，可以以相当于0.1摩尔％不足3摩尔％的碱成分的硫酸盐形式加入。
其他成分可以在无损于本发明目的的范围内添加，但容易增加比重，不太好。
另外，玻璃陶瓷透过率低是由结晶相的过度生长和母材玻璃中所含有的着色成分引起的。着色成分是Fe、V、Mn、Ni、Co、Cu、Ce、Cr等的化合物或者离子，从得到在可见光区域(400～750nm)内，换算成5mm厚度后分光透过率为不小于70％、优选不小于90％的高透过率的玻璃陶瓷II-1的角度，以及得到换算成1.1mm后分光透过率为不小于85％的高透过率的玻璃陶瓷II-2的角度考虑，这些着色成分最好是排除掉。
根据以上理由，母材玻璃的组成如下
SiO255～70摩尔％、Al2O313～23摩尔％、碱金属氧化物的总量 11～21摩尔％、Li2O 10～20摩尔％、Na2O和K2O的总量 0.1～3摩尔％、TiO20.1～4摩尔％、ZrO20.1～2摩尔％、上述成分的合计含量不少于95摩尔％。
进一步，为了得到在可见光全区(400～750nm)的高透过率，还含有BaO 0～不足0.2摩尔％、P2O50～不足0.1摩尔％、B2O30～不足0.3摩尔％、SnO20～不足0.1摩尔％。
另外，上述组成中，希望是不含氧化铁、铅化合物的，不含As2O3的，不含SrO及BaO的，更希望是不含氧化铁、铅化合物、As2O3的，不含氧化铁、铅化合物、SrO、BaO的，不含As2O3、SrO、BaO的，特别希望是不含氧化铁、铅化合物、As2O3、SrO、BaO的。另外，SnO2因清澄效果小，并且着色作用大，所以优选控制为不足0.1摩尔％。更优选不含有。又，在母材玻璃的制造工序中，为了提高耐失透性优选不含CaO。另外，Sb2O3优选为不大于0.05摩尔％。更优选不含有。又，原料的一部分优选使用硫酸盐。
另外，作为母材玻璃中的碱金属氧化物，除了作为必须成分的Li2O外，最好是由其与Na2O或K2O的2组分，或者其与Na2O和K2O的3组分构成。Cs2O因价格贵并且增加比重所以更优选不含有。
在上述组成中可以含有不大于5摩尔％的选自Cs2O、MgO、CaO、SrO、BaO、ZnO、La2O3、Nb2O3、Y2O3、Bi2O3、WO3、P2O5、B2O3、As2O3、Sb2O3SnO2、F及SO3的至少1种成分作为任意成分，但任意成分以氧化物形式含有为好。在加入上述任意成分时，优选加入ZnO或Sb2O3、或者ZnO和Sb2O3。
作为玻璃陶瓷用母材玻璃特别优选的组成，用摩尔％表示，含有63～68％SiO2、15～20％Al2O3、12～17％Li2O、Na2O与K2O合计含量为0.5～2％、1～3％TiO2、0.5～1.5％ZrO2、不大于1％的MgO；不大于1％的ZnO；不足0.1％的Sb2O3，因不增加比重，所以由上述成分构成的组成更优选。又，在上述组成范围中，优选Na2O和K2O合计含量为1～2％。
再者，玻璃原料的调合时的组成、母材玻璃的组成、玻璃陶瓷的组成分别大致相同。
本发明的母材玻璃的制作方法并没有特殊的限制，可以使用历来惯用的方法。例如，作为玻璃原料适当使用氧化物、氢氧化物、碳酸盐、硝酸盐、氯化物、硫酸盐等，进行称量以达到所需组成，混合，制成调合原料。将其放入耐热坩埚，在1450～1550℃左右的温度下熔融、搅拌、清澄，制成均质的熔融玻璃。现有的玻璃陶瓷用母材玻璃必须使熔融温度为1600℃左右的相当高温，但上述母材玻璃可以在不大于1550℃下熔解。本发明的玻璃陶瓷不着色的理由，在于母材玻璃的组成，此外还在于，即使不达到1600℃左右的高温也可以熔融，难以从熔融时的玻璃接触的容器或耐火材料混入杂质。杂质中也含有使玻璃陶瓷着色的物质。母材玻璃的组成以及较低温度下的熔融抑制了玻璃陶瓷的着色。
然后，把玻璃铸入成型模内，形成玻璃块后，移至加热到玻璃的退火点附近的炉内，冷却至室温。
本发明的玻璃陶瓷I及II是对上述的玻璃陶瓷用母材玻璃进行热处理，使析出含有β-石英类固溶体的结晶相的玻璃陶瓷，并且，玻璃陶瓷II-1换算成5mm的厚度在400～750nm下的分光透过率为不小于70％。
而玻璃陶瓷II-2，换算成1.1mm的厚度，在400～750nm下的分光透过率为不小于85％。
对于这些玻璃陶瓷I及II，可以把在30～300℃温度范围下的平均线膨胀系数控制在-10×10-7/℃～+10×10-7/℃的范围。
其次，本发明的玻璃陶瓷III-1，具有含β-石英类固溶体的结晶相，且换算成5mm的厚度，在400～750nm下的分光透过率为不小于70％，在30～300℃的温度范围的平均线膨胀系数为-10×10-7/℃～+10×10-7/℃。
而玻璃陶瓷III-2，具有含β-石英类固溶体的结晶相，且换算成1.1mm的厚度，在400～750nm下的分光透过率为不小于85％，在30～300℃的温度范围的平均线膨胀系数为-10×10-7/℃～+10×10-7/℃。
对于本发明的玻璃陶瓷，含有β-石英类固溶体的结晶相是指含有β-石英固溶体和/或β-锂霞石固溶体的结晶相。其中，优选在玻璃陶瓷的结晶相中β-石英类固溶体占的体积比例最多的玻璃陶瓷，更优选结晶相只由该β-石英类固溶体构成的玻璃陶瓷。还有，结晶相所占的体积通常为不小于50％，结晶相的大小(平均结晶粒径)通常为5～100nm。
又，对于本发明的玻璃陶瓷，在使光透过玻璃陶瓷的彩色显示器的用途中，在三原色(波长435.8nm、546.1nm、700nm)下的透过率很重要。在三原色波长下的透过率优选全部为不小于80％，更优选为不小于85％。本发明的玻璃陶瓷换算成通常厚度5mm，优选在430nm下的透过率为不小于80％，三原色波长的透过率全部为不小于80％。
另外，换算成厚度1.1mm，优选在430nm下的透过率为不小于85％，同样换算成厚度1.1mm，三原色波长的透过率全部在不小于85％。
本发明的玻璃陶瓷不仅可见光区域的透过率高，而且在紫外线区的上升与现有的玻璃陶瓷相比，移向短波长侧。这可被认为是因为通过控制玻璃陶瓷的结晶化速度，使析出的β-石英类固溶体的结晶粒径一致更小。本发明的玻璃陶瓷在对紫外线固化有用的365nm波长下的光的透过率换算成1mm厚度大约为不小于70％，所以为了紫外线固化可透过供给足够的紫外线。所以可以有效使用紫外线固化树脂，由此，可大幅度缩短粘接工序所需的时间，可以降低以液晶投影机为首的广泛领域的制造成本。
本发明的玻璃陶瓷可使在30～300℃温度范围下的平均线膨胀系数为-10×10-7/℃～+10×10-7/℃，在上述可见光区域具有高透过率，同时在宽温度范围下因热膨胀引起的体积变化也小。还有，耐热冲击性也好。所以，在可以作为石英玻璃的替代品使用的同时，还具有即使与石英玻璃接合，也不易因热膨胀、收缩而产生翘曲和变形。优选的平均线膨胀系数为-5×10-7/℃～+5×10-7/℃，更优选-2×10-7/℃～+2×10-7/℃。把本发明的玻璃陶瓷用于液晶投影机用防尘基片或者在液晶元件中的对置于带薄膜晶体管基片的基片时，在液晶投影机的使用环境、制造过程中的温度环境(30～150℃)范围的温度下的平均线膨胀系数为-10×10-7/℃～+10×10-7/℃，优选为-5×10-7/℃～+5×10-7/℃，更优选为-2×10-7/℃～+2×10-7/℃。
本发明的玻璃陶瓷可以制成比重为2.2～不足2.5，为低比重的。现有的透明玻璃陶瓷的比重大多为不小于2.5，而石英玻璃的比重为2.2，所以作为石英玻璃替代品成为大的障碍。相反，本发明玻璃陶瓷具有接近于石英玻璃的低比重，有利于作为石英玻璃的替代品。
本发明的玻璃陶瓷例如可以通过以下的方法制造。
把上述的玻璃陶瓷用母材玻璃块进行适当切割，从室温加热至不小于750℃的温度进行结晶化。在该结晶化中，可以使用从室温缓慢升温或者阶段性地升温至950℃左右的方法，但优选在650～750℃的温度下保持30分钟～2小时左右后，升温至800～950℃的温度，并保持30分钟～2小时的2步热处理。升温速度优选50～300℃/小时。与现有的玻璃陶瓷相比，可以用短时间完成结晶化处理工序。
另外，把熔融玻璃成型为薄板状制作母材玻璃，并对此实施结晶化处理后，在主表面进行磨削、研磨加工，或者在母材玻璃的主表面进行磨削、研磨加工可以得到玻璃陶瓷基片。这样得到的玻璃陶瓷基片在可见光区域显示出高透过率，重量轻，并且具有低热膨胀性，其化学稳定性也好。这种基片可以用于显示器用基片、尤其是对置于聚硅液晶显示器用并且构成液晶显示器的基片(TFT对置基片)、液晶投影机用防尘基片、天文望远镜和半导体曝光装置的反射镜用基片、衍射光栅、信息记录介质用基片、平台等。
TFT对置基片上可以根据需要设透明导电膜，液晶投影机用防尘基片上可以设防反射膜。
另外，作为上述玻璃陶瓷的用途，可以示出石英玻璃的替代品和测定标准原器、激光振荡器、激光陀螺仪等部件。
下面对将本发明玻璃陶瓷用于液晶嵌镶板用对置基片以及防尘基片的情况进行说明。
一般来讲，用于液晶显示装置的液晶嵌镶板具有液晶层，夹入液晶层相互对置地设置、为保持及驱动液晶层的驱动基片以及对置基片。驱动基片具有基片、设在该基片上的象素电极和与象素电极连接的开关元件。另一方面，对置基片具有透光性基片、在与该透光性基片上的象素电极对置的位置上设置的对置电极。液晶层是使取向膜介于这些驱动基片、对置基片之间并被保持，受施加在象素电极和对置电极之间的电压驱动。
这里，从对置基片侧入射的光根据由上述象素电极及对置电极控制的液晶层的取向，按各象素控制透过率，形成给定图像。又，对于上述的液晶嵌镶板，为了放热的目的及防止液晶嵌镶板上附着灰尘等时的画质劣化，有时在驱动基片和对置基片的至少一方的外侧，接合作为防尘基片的给定厚度的透光性基片。
使用本发明的玻璃陶瓷的基片可很好地用于这样的液晶嵌镶板的对置基片用及防尘基片用的透光性基片。
图1是表示具有防尘基片的液晶嵌镶板结构的1个例子的示意图。在本发明中，作为液晶嵌镶板1的对置基片2的透光性基片13及防尘基片4a、4b的透明基片14a、14b，可使用上述的本发明的玻璃陶瓷基片。
首先，对使用本发明玻璃陶瓷基片的对置基片2进行说明。
对置基片2具有在使用本发明玻璃陶瓷基片的透光性基片13上设有对置电极20的结构。并且，根据需要，在与驱动基片的开关元件17对置的位置以矩阵形态设置为了防止入射光入射至在驱动基片上形成的开关元件17上的遮光层19。
该遮光层19通常可以是遮挡入射光的材料。作为遮光层，为了防止因遮光层吸收的热引起的液晶嵌镶板的误操作，优选光的入射侧是高反射膜。而且，为了防止液晶层内的杂散光，优选驱动基片侧是低反射膜。更优选把遮光层19制成在光的入射侧层叠高反射膜、在驱动基片侧层叠低反射膜的叠层膜。该遮光层可以用已知的光刻蚀法等形成于透光性基片13上。
设在透光性基片13上的对置电极20与驱动基片3的象素电极16一起控制液晶层15的取向。该对置电极20采用对入射光透明的材料形成。例如，可举出透明导电膜，对于可见光，用己知的方法形成ITO膜等。
再者，为了有效地使入射光入射到象素区域，可以在对置基片跟前(光入射侧)设置形成微透镜列阵的基片。
另外，可以根据需要在对置基片上设置滤色器，此时可以显示彩色。
下面对使用本发明的玻璃陶瓷基片的防尘基片4a、4b进行说明。
防尘基片4a、4b是为了防止因放热及附着在对置基片2和驱动基片3上的灰尘等引起的画质下降，而接合在对置基片2或者驱动基片3的外侧的。该防尘基片4a、4b具有在使用本发明的玻璃陶瓷的透明基片14a、14b上设置防反射膜21a、21b的结构。
设在对置基片2的外侧时，防尘基片4a的光的入射侧设有防反射膜21a。另外，在驱动基片3的外侧设有防尘基片4b时，在光的出射侧设有防反射膜21b。防反射膜21a、21b可以使用对所用的入射光具有防反射特性的防反射膜，例如可见光的情况下，人们已知TiO2与SiO2的交互叠层膜等。防反射膜21a、21b可以用溅射法和蒸镀等公知的方法形成在透明基片14a、14b上。
该防尘基片4a、4b与对置基片2或者驱动基片3的接合优选采用紫外线固化树脂等粘合剂进行。本发明的玻璃陶瓷基片与现有的玻璃陶瓷基片相比，在对紫外线固化有用的365nm附近的透过率优良，所以可以用紫外线固化树脂进行接合。
再者，防尘基片4a、4b也可以设置在对置基片2及驱动基片3的外侧，还可以设置在其中的一方上。另外，为了防止光对驱动驱动基片3的开关元件的配线的入射，可以在防尘基片的外周部分设置所定宽度的遮光膜。
如以上那样，本发明的玻璃陶瓷基片可以用作液晶嵌镶板用的对置基片、防尘基片用的透光性基片。
本发明还提供作为透明基片，使用了换算成5mm的厚度在400～750nm下的分光透过率为不小于70％和/或换算成1.1mm的厚度在400～750nm下的分光透过率为不小于85％的玻璃陶瓷基片的液晶嵌镶板用防尘基片。上述玻璃陶瓷基片具有含β-石英类固溶体的结晶相，在30～300℃温度范围的平均线膨胀系数为-5×10-7/℃～+5×10-7/℃为好，另外比重为2.2～不足2.5为好。
本发明的玻璃陶瓷在可见光区域，尤其是与现有的玻璃陶瓷相比，在短波长区的透过率好，所以着色对根据液晶嵌镶板形成的像的影响小。而且与以前的玻璃陶瓷相比，因比重轻，所以有利于液晶嵌镶板的轻量化。又，玻璃本身的生产性好，所以可以以低成本得到基片。从这些角度出发，把本发明的玻璃陶瓷作为液晶嵌镶板用基片来使用时，作为历来使用的石英玻璃的替代品，对液晶嵌镶板的低成本化有用。
这样，使用本发明的玻璃陶瓷的对置基片、防尘基片能很好地用于液晶显示器、液晶投影机等液晶显示装置的液晶嵌镶板。
实施例下面，通过本发明的实施例，进行更详细的说明本发明，本发明并不局限于这些例子。
实施例1～10、比较例1～3
原料使用氧化物、氢氧化物、碳酸盐、硝酸盐、氯化物、硫酸盐等，根据表1～表3中的组成称量，混合制成分批原料。这里出于清澄玻璃、促进熔融、防止着色的目的，使用Na2O、K2O、Li2O中总计0.5～2摩尔％的硫酸盐原料。再者，硫酸盐绝大部分是在加热熔融、清澄过程中分解、挥发，所以得到的玻璃中几乎没有残留。所以在表中，没特别对SO3进行记述。
把该调合原料放入铂坩埚，进行1450～1550℃的加热、熔融、搅拌、均质化、清澄后，浇注到铸型。玻璃固化后，接着转移到加热至玻璃的退火点附近的电炉内，冷却至室温。
从得到的玻璃块上切下约300×300×2mm的玻璃，在电炉中加热结晶化，制作玻璃陶瓷。结晶化如表1～表3所示，在第一保持温度及第二保持温度两步骤中保持一定时间。到第一保持温度的升温速度为200℃/小时，从第一保持温度到第二保持温度的升温速度为60℃/小时。
用以下方法测定所得到的玻璃陶瓷的物性，同时进行析出结晶相的X射线衍射。将其结果示于表1～表3。
(1)平均线膨胀系数从用热机械分析装置(TMA)测定的值算出在30～300℃的温度范围的平均线膨胀系数。(基于日本光学玻璃工业会标准，使用了把温度范围从100～300℃修正为30～300℃的平均线膨胀系数。)(2)分光透过率使用分光光度计测定研磨两面至厚度为2mm的玻璃陶瓷。
(3)比重基于日本光学玻璃工业会标准，用比重计测定。
(4)析出结晶相的大小(平均结晶粒径)用电子显微镜测定析出结晶相的大小(平均结晶粒径)。
在各实施例中，换算成5mm的厚度，在波长400～750nm下的分光透过率均为不小于70％，换算成1.1mm的厚度，在波长400～750nm下的分光透过率均为不小于85％。并且，析出结晶相在玻璃陶瓷中所占的比例均为不小于50％。
表1
表2
表3
1)β石固是指β-石英类固溶体。
2)除了含量不到0.1摩尔％的成分以外，都表示成四舍五入到小数点后第2位。
通过对由上述各实施例得到的玻璃陶瓷片的两个主面进行磨削、研磨加工，可以得到玻璃陶瓷基片。如果根据用途规定基片各个部分的尺寸，则可以用于显示器用基片、尤其是TFT对置基片、液晶投影机用防尘基片、天文望远镜和半导体曝光装置的反射镜用基片、衍射光栅、信息记录介质用基片、平台等。
还有，作为上述玻璃陶瓷的用途，可以举出石英玻璃的替代品和测定标准原器、激光振荡器、激光陀螺仪等部件。
实施例11本实施例是使用实施例1～10的玻璃陶瓷制作用于液晶投影机的液晶嵌镶板的对置基片的例子。
图2是表示本实施例的对置基片30的示意图。该对置基片30具有在由本发明的玻璃陶瓷构成的透光性基片31上设置了对置基片32的结构。
首先，对通过实施例1～10得到的玻璃陶瓷片的两个主面进行磨削、研磨加工，然后切割，制成大小200mm×200mm、厚度1.1mm的玻璃基片。
接着，在该玻璃基片的一面上形成140nm的作为驱动液晶的对置电极的ITO膜。ITO膜的形成是根据溅射法进行。得到的ITO膜的薄片电阻为20Ω/□。
再把形成ITO膜的玻璃基片切割成20mm×18mm的大小。
根据此，得到在基片31上形成了ITO膜的本实施例的液晶嵌镶板用对置基片30。
用本实施例得到的液晶嵌镶板用对置基片制作投射型液晶投影机用的液晶嵌镶板时，即使在使用实施例1～10中的任何一种玻璃陶瓷的情况下，都可以得到着色少的优质像，使用本发明的玻璃陶瓷的液晶嵌镶板用对置基片可以作为以往使用石英的对置基片的替代品来使用。
实施例12本实施例与实施例11相同，是使用实施例1～10的玻璃陶瓷制作用于液晶投影机的液晶嵌镶板的对置基片的例子。
与实施例11的不同之处在于，在本实施例中，在使用本发明的玻璃陶瓷的透光性基片上以图案状形成了为防止光入射在形成于驱动基片上的TFT等开关元件上的遮光层(黑底显象)。
图3(a)～(d)是表示本实施例的对置基片的制造工序的示意图。
首先，与实施例11相同，由实施例1～10的玻璃陶瓷片制作大小200mm×200mm、厚度1.1mm的玻璃基片41。
接着，在该玻璃基片41的一面上形成100nm厚度的遮光层42。(图3(a))遮光层42制成对入射光具有高反射性的形成在玻璃基片侧的膜和形成在液晶侧的低反射膜的两层的叠层结构。本实施例中作为高反射膜使用铝层，作为低反射膜使用氮化铬层。
该遮光层42的形成使用了溅射法。具体来讲，作为靶材料，使用宽15cm的靶材料中基片输入侧的5cm宽为铝，基片输出侧的10cm宽为铬的靶材料。然后用直线式溅射装置对该靶进行连续性溅射，进行成膜。还有，氮化铬成膜时，从基片输出侧通入含氮气的氩气进行成膜。
根据此，在玻璃基片41上形成铝薄膜20nm，并在其上形成氮化铬薄膜80nm。此时，铝薄膜与氮化铬薄膜之间形成含有铝与氮化铬两者的混合区域。该混合区域中，铝的浓度是从玻璃基片侧到氮化铬层侧逐渐减少。
接着，在形成的遮光层42上形成规定的图案44。遮光层42的图案44设在防止光对夹着液晶层与对置基片对置设置的驱动基片的开关元件的入射的位置。
首先，在遮光层42的氮化铬膜上涂布500nm厚度的感光性树脂(保护层抗蚀剂)43。(图3(b))进一步，用光掩膜把该保护抗蚀剂层形成为宽4μm、间距26μm的矩阵状。
接着，把该形成矩阵状保护层抗蚀剂的基片浸渍于铬刻蚀液(和光纯药公司制HY液)，按照所形成的保护层抗蚀剂图案，刻蚀氮化铬薄膜，在氮化铬薄膜上形成图案。然后，把该基片浸渍于作为保护层抗蚀剂去除液的碱性水溶液中，在去除保护层抗蚀剂的同时刻蚀铝薄膜，在铝薄膜上形成根据氮化铬薄膜图案的图案。这样，在遮光层42上形成遮光层图案44。(图3(c))然后，在玻璃基片上形成140nm厚度的作为液晶驱动用电极的对置电极ITO膜45，使其能够覆盖遮光层图案44。(图3(d))
ITO膜的形成是根据溅射法进行。得到的ITO膜45的薄片电阻为25Ω/□。
并且，把遮光层图案44及形成了ITO膜45的玻璃基片41切割成20mm×18mm的大小。
根据此，得到本实施例的液晶嵌镶板用对置基片。
使用本实施例中得到的液晶嵌镶板用对置基片，作成投射型液晶投影机用液晶嵌镶板时，即使在使用实施例1～10的任何一种玻璃陶瓷的情况下，都可以得到着色少的优质像，使用本发明的玻璃陶瓷的液晶嵌镶板用对置基片可以作为以往使用石英的对置基片的替代品来使用。
实施例13本实施例是使用本发明的玻璃陶瓷制作用于液晶投影机的液晶嵌镶板的防尘基片的例子。
图4是表示本实施例的防尘基片50的示意图。
首先，作为透明基片，对通过实施例1～10得到的玻璃陶瓷片的两主面进行磨削、研磨加工，然后切割，制成大小200mm×200mm、厚度1.1mm的玻璃基片。
接着，在该玻璃基片的一面上形成对可见光(波长430～650nm)的防反射膜。防反射膜具有从玻璃基片侧层叠了氧化铝(Al2O3)层、氧化锆(ZrO2)层、氟化镁(MgF2)层的三层结构，各层的膜厚度依次为约83nm、约132nm、约98nm。
该防反射膜是采用把各层的材料依次通过真空蒸镀来成膜的方法而制作的。
形成了该防反射膜的基片对可见光(波长430～650nm)的透过率为不小于96％，反射率为不大于0.6％。
然后，把形成防反射膜的玻璃基片切割成25mm×18mm大小。
根据此，得到在透明基片51上形成了防反射膜52的本实施例的防尘基片50。
然后，使用在本实施例中得到的液晶嵌镶板用防尘基片50制作投射型液晶投影机用液晶嵌镶板。防尘基片接合在对置基片及驱动基片的外侧，为了接合使用紫外线固化树脂。因使用紫外线固化型树脂，所以与使用现有的热固性树脂进行接合的情况相比，粘接工序所需的时间可大幅度缩短。
通过以上方法制造的液晶嵌镶板，即使在使用实施例1～10的任何一种玻璃陶瓷的情况下，都可以得到着色少的优质像，使用本发明的玻璃陶瓷的防尘基片可以作为以往使用石英的防尘基片的替代品来使用。
再者，使用本发明的玻璃陶瓷的液晶嵌镶板用对置基片及防尘基片可以用于反射型投影机等反射型的液晶嵌镶板上。
发明效果用于本发明玻璃陶瓷的玻璃陶瓷用母材玻璃因熔融温度较低，所以用一般的光学玻璃的熔融炉就可以得到均质性非常优秀的母材玻璃，同时除了难以着色的组成外，在玻璃熔融时从容器和耐火材料难以混入成为着色原因的杂质，所以通过较短时间的结晶化处理可以制作出在可见光区域的高分光透过率、低热膨胀特性、低比重的本发明的玻璃陶瓷。
该本发明的玻璃陶瓷是具有在可见光区域的高分光透过率、低热膨胀特性的比重小的玻璃陶瓷，所以可以作为价格高的石英玻璃的替代品使用。而且因热膨胀率小，所以还可以提供耐热冲击性优秀的材料。
并且本发明的玻璃陶瓷基片，作为基片材料使用上述玻璃陶瓷，所以具有透明、低热膨胀、轻量等特征，非常适合用于液晶投影机用防尘基片等各种用途。
还有，使用了本发明的玻璃陶瓷基片的液晶嵌镶板用对置基片以及防尘基片，因轻量而有利于液晶嵌镶板的轻量化，并且玻璃陶瓷自身的生产性也好，所以可以以低成本得到。
权利要求
1.一种玻璃陶瓷，其特征在于对具有含有55～70摩尔％的SiO2、13～23摩尔％的Al2O3、11～21摩尔％的碱金属氧化物(其中Li2O为10～20摩尔％、Na2O与K2O总量为0.1～3摩尔％)、0.1～4摩尔％的TiO2以及0.1～2摩尔％的ZrO2，且上述各成分的合计含量为不少于95摩尔％，同时还含有0～不足0.2摩尔％的BaO、0～不足0.1摩尔％的P2O5、0～不足0.3摩尔％的B2O3、0～不足0.1摩尔％的SnO2的玻璃组成的玻璃陶瓷用母材玻璃进行热处理，使析出含有β-石英类固溶体的结晶相。
2.根据权利要求1记载的玻璃陶瓷，其中，玻璃陶瓷用玻璃含有选自Cs2O、MgO、CaO、SrO、ZnO、La2O3、Nb2O5、Y2O3、Bi2O3、WO3、As2O3、Sb2O3、F及SO3中的至少1种成分，该成分与BaO、P2O5、B2O3及SnO2的总量为不大于5摩尔％。
3.一种玻璃陶瓷，其特征在于对具有含有55～70摩尔％的SiO2、13～23摩尔％的Al2O3、11～21摩尔％的碱金属氧化物(其中Li2O为10～20摩尔％、Na2O与K2O总量为0.1～3摩尔％)、0.1～4摩尔％的TiO2以及0.1～2摩尔％的ZrO2，同时上述各成分的合计含量为不少于95摩尔％的玻璃组成的玻璃陶瓷用母材玻璃进行热处理，使析出含有β-石英类固溶体的结晶相，换算成5mm的厚度在400～750nm下的分光透过率为不小于70％。
4.一种玻璃陶瓷，其特征在于对具有含有55～70摩尔％的SiO2、13～23摩尔％的Al2O3、11～21摩尔％的碱金属氧化物(其中Li2O为10～20摩尔％、Na2O与K2O总量为0.1～3摩尔％)、0.1～4摩尔％的TiO2以及0.1～2摩尔％的ZrO2，同时上述各成分的合计含量为不少于95摩尔％的玻璃组成的玻璃陶瓷用母材玻璃进行热处理，使析出含有β-石英类固溶体的结晶相，换算成1.1mm的厚度在400～750nm下的分光透过率为不小于85％。
5.根据权利要求3或4记载的玻璃陶瓷，其中，玻璃陶瓷用母材玻璃以不大于5摩尔％的比例含有选自Cs2O、MgO、CaO、SrO、BaO、ZnO、La2O3、Nb2O5、Y2O3、Bi2O3、WO3、P2O5、B2O3、As2O3、Sb2O3、SnO2、F及SO3之中的至少1种成分。
6.根据权利要求1～5中的任意一项记载的玻璃陶瓷，其中，在30～300℃的温度范围下的平均线膨胀系数为-10×10-7/℃～+10×10-7/℃。
7.一种玻璃陶瓷，其特征在于具有含β-石英类固溶体的结晶相，且换算成5mm的厚度，在400～750nm下的分光透过率为不小于70％，在30～300℃的温度范围下的平均线膨胀系数为-10×10-7/℃～+10×10-7/℃。
8.一种玻璃陶瓷，其特征在于具有含β-石英类固溶体的结晶相，且换算成1.1mm的厚度，在400～750nm下的分光透过率为不小于85％，在30～300℃的温度范围下的平均线膨胀系数为-10×10-7/℃～+10×10-7/℃。
9.根据权利要求1～8中的任意一项记载的玻璃陶瓷，其中，结晶相所占体积为不小于50％。
10.根据权利要求1～9中的任意一项记载的玻璃陶瓷，其中，结晶相的大小(平均结晶粒径)为5～100nm。
11.根据权利要求1～10中的任意一项记载的玻璃陶瓷，其中，比重为2.2～不足2.5。
12.一种玻璃陶瓷基片，其特征在于它是由权利要求1～11中的任意一项记载的玻璃陶瓷构成的。
13.一种液晶嵌镶板用对置基片，其特征在于它是具有透光性基片和设在其上的对置电极的液晶嵌镶板用对置基片，作为上述透光性基片使用权利要求12中记载的玻璃陶瓷基片。
14.根据权利要求13记载的液晶嵌镶板用对置基片，其中，液晶嵌镶板具有(a)具有基片和设在该基片上的象素电极以及连接在该象素电极上的开关元件的驱动基片，(b)与上述驱动基片隔着给定间隔相向地设置，并且具有透光性基片、在与该透光性基片上的上述象素电极对置的位置上设置的对置电极的对置基片，(c)在上述驱动基片和对置基片之间保持给定间隔而形成，且受施加在上述象素电极和对置电极之间的电压驱动的液晶层。
15.根据权利要求14记载的液晶嵌镶板用对置基片，其中，进一步在与驱动基片的开关元件对置的透光性基片上的位置具有遮光膜。
16.一种液晶嵌镶板用防尘基片，其特征在于它是具有透明基片和在其上形成的防反射膜的液晶嵌镶板用防尘基片，作为上述透明基片，使用权利要求12记载的玻璃陶瓷基片。
17.一种液晶嵌镶板用防尘基片，其特征在于它是具有透明基片和在其上形成的防反射膜的液晶嵌镶板用防尘基片，作为上述透明基片，使用换算成5mm的厚度在400～750nm下的分光透过率为不小于70％的玻璃陶瓷基片；
18.一种液晶嵌镶板用防尘基片，其特征在于它是具有透明基片和在其上形成的防反射膜的液晶嵌镶板用防尘基片，作为上述透明基片，使用换算成1.1mm的厚度在400～750nm下的分光透过率为不小于85％的玻璃陶瓷基片；
19.根据权利要求17或18记载的液晶嵌镶板用防尘基片，其中，玻璃陶瓷基片具有含β-石英类固溶体的结晶相，在30～300℃的温度范围下的平均线膨胀系数为-5×10-7/℃～+5×10-7/℃。
20.根据权利要求17、18或19记载的液晶嵌镶板用防尘基片，其中，玻璃陶瓷基片的比重为2.2～不足2.5。
21.根据权利要求16～20中的任意一项记载的液晶嵌镶板用防尘基片，其中，它设置在液晶嵌镶板中的上述驱动基片及上述对置基片的至少一方的外侧，该液晶嵌镶板具有(a)具有基片、设在该基片上的象素电极和连接在该象素电极上的开关元件的驱动基片，(b)与上述驱动基片隔着给定间隔相向地设置，并且在与透光性基片、该透光性基片上的上述象素电极对置的位置备有对置电极的对置基片，(c)在上述驱动基片与对置基片之间保持给定间隔而形成，且受施加在上述象素电极和对置电极之间的电压驱动的液晶层。
全文摘要
本发明是,对含有55～70摩尔%的SiO
文档编号B32B17/06GK1381416SQ0212009
公开日2002年11月27日 申请日期2002年3月27日 优先权日2001年3月27日
发明者蜂谷洋一, 细田启次, 松本研二 申请人:保谷株式会社