JP3179577B2 - エレクトロニクス用基体用ガラス及びその製品 - Google Patents

エレクトロニクス用基体用ガラス及びその製品

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、望みのフォーマットに
切ったとき、その上に薄膜トランジスターを形成する基
体として用いるための、あるいは液晶スクリーンのよう
なスクリーンの製造に用いるためのシートに変換しうる
ガラス組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】この用途分野で既知のガラスは、多数あ
り、その殆どはアルカリ土類金属酸化物ガラスを含むア
ルミノボロシリケートガラスという大きな種類に属す
る。
【０００３】これらのガラスは、基体が持つべき物理化
学的性質に従って選ばれる。実際、ガラス基体がその表
面に薄膜トランジスターのネットワークを有する場合に
は、このフィルムはいくつかの工程の後に得られ、その
間にこのガラスは比較的高い温度にさらされる。このガ
ラスはこれらの工程の間変形してはならず、従って可能
な最高のひずみ点（strain point）を持つべきである。
更に、この基体を形成するガラスの熱膨張率は、その表
面に析出されるフィルムのそれと適合しなければならな
い。最後に、このガラスは形成されるフィルムに移行し
てトランジスターのネットワーク性を低下させるような
元素（特にアルカリの場合そうである）を事実上含んで
いてはならない。
【０００４】その厚さと表面ができるだけ均一であるべ
きガラスシートを製造するために選ばれる工程に適合さ
せられる粘度と失透特性をも、これらガラスは持つべき
である。
【０００５】これらガラスは、酸媒体、特にフッ化水素
酸をベースとする溶液に関して良好な抵抗性をも、持た
ねばならない。
【０００６】用いられうる１つの方法は、その側壁の上
端が下方に集束し、放液路として働く装置中に溶融ガラ
スを入れることである。このガラスは、側壁に沿って流
れ、こうして２つの流れを形成し、この装置の先端で合
体し、その後平らなシートの形で鉛直下方に引張られ
る。そのような方法では、このガラスは、液相線温度に
おいて、少なくとも２〜３×１０5 ポイズに等しい粘度
を持つことが必要である。そのようなガラスは、例え
ば、ＵＳ−Ａ−４，８２４，８０８に説明されている。
【０００７】他の方法は、周知のフロートガラス法に従
って溶融錫浴上に溶融ガラスを拡げることである。フロ
ートさせることができ、平たいスクリーン形成用の基体
として用いるためのガラス組成物は、特に、特許出願Ｎ
ｏ．ＷＯ８９／０２８７７に記載されている。
【０００８】これらのガラスはアルカリ土類金属酸化物
の含量が高いアルミノ−ボロシリケートの種類に属す
る。今考えている用途に関しては、これらのガラスは、
良好な物理化学的性質を有するが、その組成は、高価な
酸化物、例えばB2O3、SrO 及びBaO を高いパーセンテー
ジで含む。更に、前記発明を説明する実施例から判断す
ると、それらは、フロートガラス法にとって、かなり粘
度が高い。実際、log η＝４に対応する温度は１１５０
℃以上であったり１２００℃より高かったりする。これ
に対して、通常のフロートガラス（シリカーソーダー石
灰ガラス）の同じ粘度に対応する温度は、１，０００〜
１，０５０℃にある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、活性
マトリックススクリーンの基体に必要な物理化学的性質
を有し、経済的観点からも興味のある、フロートさせる
に適したガラス組成物を提供することである。
【００１０】本発明の課題は、特に、錫浴の表面上に拡
げる種類の用途に用いられることが知られているガラス
の浴温より低い浴温の錫浴表面に拡げられるガラス組成
物を提供することである。
【００１１】本発明の他の課題は、高価な成分の含量が
制限されたガラス組成物を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】これらの課題は、酸化亜
鉛を含まず、以下の成分をカチオンパーセンテージで表
わした以下の量含むガラス組成物により達成される：
【００１３】〔表１〕 SiO2＋B2O3 ５７〜６７％ 但し B2O3 ５〜２０％ Al2O3 １４〜１８％ RO (CaO ＋MgO ＋BaO ＋SrO) １８〜２８％ 但し CaO ／RO≧０．７、 CaO ≧１８％ F2 ０〜３％ Na2O＋K2O ０〜０．５％ TiO2 ０〜２．５％ Fe203 ≦０．５％ 但しＦ2 はカチオンとみなす。
【００１４】本発明のガラス組成物は酸化亜鉛を含まな
い。それは、それを含むガラスでは、この酸化物は溶融
錫浴及びこの浴の上に存在する還元性雰囲気と接触する
と部分的に還元されるからである。その場合には、ガラ
スバンド又はリボンの表面組成が、下方に横たわるガラ
スのそれと顕著に異なり、それは前記バンドの平らさに
欠陥をもたらすのである。
【００１５】SiO2とB2O3は、本発明のガラスのガラス質
ネットワークを形成し、このネットワークは前記ガラス
の安定性に不可欠な、主要な２つの酸化物である。
【００１６】これら２つの酸化物の合計量が５７％より
少ないと、ガラスの化学抵抗性が低下し、又、本発明組
成物の他の成分の存在量が高過ぎることにより失透現象
が悪化する。
【００１７】これら２つの酸化物の合計が６７％を越え
B2O3含量が低いと、ガラスの溶融が難しくなり、その粘
度が顕著に増加し、シリカベースの結晶形に基づく失透
が急速に増す。
【００１８】この状況から、失透を許容しうる範囲にお
さえるため、B2O3含量は５％未満であるべきでない。更
に、このガラスの化学抵抗性、特にフッ化水素酸に対す
る抵抗性を改善するために、その溶融を促進するため
に、そしてその粘度とその膨張率を減少させるために、
この酸化物は必要である。２０％を越えるとB2O3は、本
発明のガラスの化学抵抗性を更に改善することはなく、
ひずみ点を低下させる。その上この酸化物の含量が高く
なると、ガラス化しうる混合物のコストを高め、溶融の
間材料の蒸発の問題を大きくしこれはガラスの均質性に
悪影響を与える。
【００１９】特に、本発明のガラス組成物は、好ましく
は、４２〜５３％のSiO2を含む。
【００２０】Al2O3 は、本発明組成物の安定化の役割も
果たす。これは、ひずみ点を高め、ある程度までは、ガ
ラスの化学抵抗性を増す。Al2O3 の含量が約１４％未満
であるか、又は約１８％を越えると失透が増す。
【００２１】アルカリ土類金属酸化物も本発明ガラスに
おける非常に重要な役割を果たす。それらはガラスの溶
融を促進し、粘度を低下させる。
【００２２】これらの酸化物の間にあって、CaO は特別
な役割を果たす。CaO はガラスの溶融を容易にし、同時
にその粘度と液相線温度を低下させることができる。こ
の酸化物は、膨張率を過度に上げることなくひずみ点を
上げることも可能にする。
【００２３】本発明のガラスにおけるこれらの効果を得
るには、CaO のカチオン％は少なくとも１８％であるべ
きである。更にCaO のカチオン％は、このガラス中に導
入されるアルカリ土類金属酸化物の総量のカチオンパー
センテージの合計の少なくとも７０％を占める。前記合
計は１８〜２５％である。
【００２４】この合計が１８％より少ないときは、高温
でのガラスの粘度の減少が不充分となる。この合計が２
５％より大きいと失透の傾向が相当増え、膨張率も大き
くなり、これはBaO 及びSrO の含量が増すにつれてより
速やかに生ずる。
【００２５】より正確にいうと、本発明のガラス組成物
は、０〜５％のMgO 、０〜４％のBaO 及び０〜４％のSr
O を含む。
【００２６】MgO を導入すると、ガラスの粘度及びその
膨張率を小さくし、その化学的抵抗性を増すことができ
る。５％を越えると、ガラスの失透が促進され、温度が
高すぎると失透が起こる。
【００２７】BaO 及び／又はSrO の導入は高温でのガラ
スの粘度を低下させる。これらの酸化物は、失透のリス
クも低下させる。それらが、本発明のガラスに、かなり
多量に導入されると、熱膨張率が大きくなる。
【００２８】基体の表面を覆う膜中に元素が移行する現
象を避けるために、本発明のガラスはアルカリ酸化物の
含量が非常に少ないか、実際全くない。これら酸化物の
最大含量は、カチオン％で表現して約０．５％である。
【００２９】本発明のガラスは、他の成分をも含みう
る。例えば、TiO2はガラスの化学的抵抗性を改善し、フ
ッ素はガラスの溶解を促進し、その粘度を低下させ、そ
してそれが石灰及び更には酸化鉄と置換わったとき、化
学的抵抗性を増す。Fe203 の形で表わした総鉄分の残留
量はカチオン％で表わして約０．５％より少ない。
【００３０】本発明の好ましいガラス組成物は、次の成
分を、カチオン％で表わして次に示す量含む：
【００３１】〔表２〕 SiO2 ４２〜５３％ B2O3 ５〜２０％ Al2O3 １４〜１８％ CaO １８〜２２％ MgO ０〜５％ BaO ０〜４％ SrO ０〜４％ Na2O＋K2O ０〜０．５％ TiO2 ０〜２．５％ Fe203 ≦０．５％ F2 ０〜３％
【００３２】但し、SiO2とB2O3の合計は依然として、５
７〜６７％であり、アルカリ土類金属酸化物（ＲＯ）の
合計は依然として１８〜２５％であり、CaO ／ＲＯ≧
０．７である。
【００３３】ねらいの用途のために、それらが持たねば
ならない物理化学的性質に悪影響を及ぼさないで、本発
明のガラス組成物のコストを最小に保つためには、バリ
ウム及びストロンチウムの酸化物のパーセンテージの合
計は、好ましくは６％以下である。
【００３４】上記組成を持つガラスシートから形成さ
れ、基体の表面に析出されるフィルム中に元素がわずか
でも移行するのを防ぐためには、本発明のガラスは、Na
2Oの含量が、約０．２％未満であることが好ましい。
【００３５】
【実施例】本発明のガラスにより提供される利点は、以
下に示す表に現れる例により、より良く理解されよう。
【００３６】本発明の具体例であるガラスの熱的性質、
失透及び粘度は、当業者に周知の方法で測定した。その
化学的抵抗性は、両面をみがいた１５×３０×６mmのガ
ラス板試料を酸溶液に浸漬した後の重量減少の測定によ
り評価した。この減少はmg／cm2 で表わす。フッ化水素
酸に対する抵抗（ＲHF）は、フッ化水素酸とフッ化アン
モニウムの水溶液に、周囲温度で７時間浸漬した後測定
した。この攻撃溶液は５０％フッ化水素酸溶液及び４０
％フッ化アンモニウム溶液を重量比１：７で混合して作
った。
【００３７】本発明のガラスはガラス化しうる原料から
調製し、この原料の内いくつかは天然のものであり、こ
れらは可能な限り、不純物が少ないものであるべきであ
る。
【００３８】例１に対応するガラス１００ｇを得るため
に用いられたガラス化しうる混合物は以下のようであ
る：
【００３９】〔表３〕 ロンスボー（Ｒoncevaux）砂 ：５５．３２７ｇ 水和アルミナ（Ｐrolabo）（商標）） ：２１．７６０ｇ サンジャメイン（Ｓaint−Ｇermuin）石灰石 ：３７．７１２ｇ 炭酸マグネシウム ： ０．７８２ｇ ホウ酸 ：１５．７９３ｇ 石コウ ： ０．２９５ｇ
【００４０】この例において硫酸カルシウムを清澄剤と
して用いた。本発明のガラスの製造におけるこの機能を
達するために他の材料、例えば塩化カルシウム、塩化バ
リウム、硫酸アンモニウム又は無水亜ヒ酸を用いてもよ
い。
【００４１】本発明のガラスは、一般に６３０℃より高
いひずみ点、約５５×１０-7／℃より低い熱膨張率及び
フッ酸の攻撃に対する良好な抵抗性を持つ。
【００４２】更に、本発明のガラスは、高温での相当な
粘度低下を示すという特徴がある。実際log η＝３．５
での温度は、一般に１，１８０℃より低い。これらガラ
スのlog η＝４に対応する温度は一般に１，１２０℃よ
り低い。これらの種々の性質は、本発明のガラスが溶融
錫浴の表面に容易に拡がることを可能にし、従ってフロ
ートガラス法で、その厚さの厳密に調節されたガラスリ
ボンを得ることを可能にする。そのようなリボンから基
体として用いられるガラスが、切り出しにより製作され
る。
【００４３】本発明のガラスは、最大失透速度が非常に
低いという特徴をも有する。この特性の故に液相線温度
が１，２３０℃に達したとしても、その成形の間ガラス
が失透する危険を無視することが可能となる。
【００４４】本発明のガラスは基体として用いることが
でき、その上に、微細な薄膜トランジスターネットワー
ク（ＴＦＴ）を作る目的で種々のベースフィルム又は被
膜、特に、Si, SiOx 、インジウム及び錫の酸化物（Ｉ
ＴＯ）又はアルミニウムのフィルム等を析出させうる。
【００４５】本発明のガラスはカラーフィルタの製作に
も用いることができる。このガラスは、例えば、Ｃr 又
はNiCrで覆い次いで写真平板で食刻する。次いで色の析
出と写真平板により色（赤、緑、青）の舗装（pavemen
t）を作る。この全体をポリイミドのフィルムで、次い
でＩＴＯで覆う。
【００４６】〔表４〕 第 １ 表 例１ 例２ 例３ 例４ ──────────────────────────────────── SiO2 50.82 50.55 46.63 50.38 Al2O3 14.61 14.14 14.30 14.37 CaO 20.22 19.16 20.02 19.89 MgO 0.47 0.47 0.46 0.47 B2O3 13.75 15.59 18.50 13.67 Fe203 0.02 0.02 0.02 0.02 TiO2 0.01 0.01 0.01 0.16 Na2O 0.07 0.03 0.03 − K2O − − − − SO3 0.03 0.02 0.02 0.03 ひずみ点（℃） 659 652 647 661 膨張率（10-7／℃） 50.5 53 47.６ 50.5 液相線温度（℃） 1190 1200 1200 1200 最高失透速度温度（℃） 1075 1050 1075 1075 最高失透速度（μｍ／min ） 0.17 0.25 0.17 0.25 log η＝3.5 の温度（℃） 1148 1149 1125 1144 log η＝４の温度（℃） 1095 1092 1068 1088 ＲHF（mg／cm2 ） 9.35 8.87 9.84 −
【００４７】〔表５〕 例５ 例６＊ 例７＊ 例８ ──────────────────────────────────── SiO2 53.07 51.00 51.00 52.22 Al2O3 14.52 15.20 15.20 14.41 CaO 18.96 18.30 18.30 18.35 MgO 2.98 3.00 3.00 4.74 SrO 2.00 BaO 2.00 B2O3 10.40 10.50 10.50 10.20 Fe203 TiO2 Na2O 0.05 0.04 K2O F2 SO3 0.02 0.02 ひずみ点（℃） 653 655 655 膨張率（10-7／℃） 53.7 53.6 55.2 53.2 液相線温度（℃） 1200 1180 1170 1230 最高失透速度温度（℃） 1060 1140 最高失透速度（μｍ／min ） 0.22 0.51 log η＝3.5 の温度（℃） 1152 1163 1158 1164 log η＝４の温度（℃） 1099 1107 1102 1108 ＲHF（mg／cm2 ） 10.84 12.13 12.36 10.76 〔＊〕−理論的組成物
【００４８】〔表６〕 例９ 例10＊ 例11 ─────────────────────────────── SiO2 51.03 51.00 52.67 Al2O3 14.65 15.20 14.20 CaO 19.44 19.30 18.55 MgO 3.02 3.00 2.76 SrO BaO B2O3 9.78 10.50 9.55 Fe203 TiO2 1.97 Na2O 0.06 0.10 K2O F2 1.00 2.13 SO3 0.03 0.03 ひずみ点（℃） 656 646 634 膨張率（10-7／℃） 53.5 53.4 51.70 液相線温度（℃） 1210 1200 1210 最高失透速度温度（℃） 1120 最高失透速度（μｍ／min ） 0.41 log η＝3.5 の温度（℃） 1160 1164 1176 log η＝４の温度（℃） 1103 1106 1115 ＲHF（mg／cm2 ） 9.67 13.82 9.98 〔＊〕−理論的組成物
【００４９】
【発明の効果】本発明のガラス組成物は、フロートに用
いられる通常のガラスよりも低い温度でフロートでき、
電子装置用基体又は活性マトリックススクリーン（acti
ve matrix screen）の製造に適している。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 パスカル フルニエール フランス国，エフ−60300 サンリ，リ ュ デュ リオン，38 (56)参考文献 特開 平１−93436（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−83538（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C03C 1/00 - 14/00 ＷＰＩ（ＤＩＡＬＯＧ)

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電子装置の製造に用いられる基体を形成
    するためのガラス組成物であって、次の成分をカチオン
    ％で表わした次の組成で含むもの： SiO2＋B2O3 ５７〜６７％ 但しB2O3 ５〜２０％ Al2O3 １４〜１８％ RO (CaO ＋MgO ＋BaO ＋SrO) １８〜２５％ 但し CaO ／RO≧０．７ かつCaO ≧１８％ Na2O＋K2O ０〜０．５％ TiO2 ０〜２．５％ Fe203 ≦０．５％ F2 ０〜３％但しF 2 はカチオンとみなす。
  2. 【請求項２】 カチオン％で表わしたSiO2含量が４２〜
    ５３％である請求項１のガラス組成物。
  3. 【請求項３】 カチオン％で表わしたCaO 以外のアルカ
    リ土類金属酸化物含量が次のようである請求項１のガラ
    ス組成物： MgO ０〜５％ BaO ０〜４％ SrO ０〜４％。
  4. 【請求項４】 次の成分を次の量含む請求項１のガラス
    組成物： SiO2 ４２〜５３％ B2O3 ５〜２０％ Al2O3 １４〜１８％ CaO １８〜２２％ MgO ０〜５％ BaO ０〜４％ SrO ０〜４％ Na2O＋K2O ０〜０．５％ TiO2 ０〜２．５％ Fe203 ≦０．５％ F2 ０〜３％。
  5. 【請求項５】 BaO 及びSrO のパーセンテージの合計が
    ６％以下である請求項４のガラス組成物。
  6. 【請求項６】 Na2Oのカチオン％が０．２％以下である
    請求項４又は５のガラス組成物。
  7. 【請求項７】 溶融錫浴の表面に溶融ガラスを広げるこ
    とにより形成されるガラスのバンドから切り出して製作
    されるガラスシートであって、それを構成するガラスの
    組成が先行の請求項のいずれか１つに規定されるガラス
    シート。
  8. 【請求項８】 薄膜トランジスターのネットワークが形
    成されるガラス基体であって、請求項７に規定のガラス
    シートで構成されているガラス基体。
  9. 【請求項９】 カラーフィルターの製造を可能にする種
    々のフィルムがその上に析出されるガラス基体であって
    請求項７に規定するガラスシートで構成されているガラ
    ス基体。
JP17259992A 1991-07-02 1992-06-30 エレクトロニクス用基体用ガラス及びその製品 Expired - Fee Related JP3179577B2 (ja)

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JPH05201744A JPH05201744A (ja) 1993-08-10
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