KR100496067B1

KR100496067B1 - 알카리를 포함하지 않는 알루미노보로실리케이트 유리, 및 그 이용

Info

Publication number: KR100496067B1
Application number: KR10-2001-0001327A
Authority: KR
Inventors: 울리히 페우체르트; 페터 브릭스
Original assignee: 카알-차이스-스티프퉁 트레이딩 에즈 쇼옷트 그라스
Priority date: 2000-01-12
Filing date: 2001-01-10
Publication date: 2005-06-17
Also published as: JP5150126B2; US20020032117A1; ATE271529T1; HK1038730A1; HK1038730B; EP1118595B1; CA2330763C; TWI243804B; US6707526B2; EP1118595A3; DE10000836A1; KR20010096554A; DE50007124D1; JP2007197321A; DE10000836B4; CN1303826A; JP2011132125A; CA2330763A1; CN1190377C; EP1118595A2

Abstract

본 발명은 다음 조성(중량%, 산화물 기준)을 가지며: SiO₂ ＞ 58 - 65, B₂O₃＞ 6 - 10.5, Al₂O₃＞ 14 - 25, MgO 0 - ＜ 3, CaO 0 - 9, 그리고 BaO ＞ 3 - 8, 여기서 MgO + CaO + BaO 8 - 18, ZnO 0 - ＜ 2, 디스플레이 기술 및 박막 광전지에서 기판 유리로서 이용되는데 매우 적합한 알카리를 포함하지 않는 알루미노보로실리케이트 유리에 관한 것이다.

Description

알카리를 포함하지 않는 알루미노보로실리케이트 유리, 및 그 이용{ALKALI-FREE ALUMINOBOROSILICATE GLASS, AND USES THEREOF}

본 발명은 알카리를 포함하지 않는 알루미노보로실리케이트 유리에 관한 것이다. 본 발명은 또한 상기 유리의 이용에 관한 것이다. 예컨대 TN(트위스티드 네마틱)/STN(슈퍼트위스티드 네마틱) 디스플레이, 활성 매트릭스 액정 디스프레이(AMLCDs), 박막트랜지스터(TFTs) 또는 프라즈마 액정(PALCs)과 같은 평판 디스플레이 기술에서의 기판으로서 이용되는 유리들에 대한 요구조건들이 높아지고 있다. 높은 열충격 내성과, 평판 스크린의 제조 공정에서 채용되는 공격적인 화학물질들에 대한 우수한 내성 이외에, 상기 유리들은 넓은 스펙트럼 영역(VIS, UV)에 걸쳐 높은 투명성을 가져야 하며, 중량을 줄이기 위해 밀도가 낮아야 한다. 예를 들어, TFT 디스플레이("칩스 온 글라스(chips on glass)")에서의 집적 반도체 회로용 기판 재료로서의 이용은 또한 TFT 표시장치("유리상의 칩")에서 반도체 집적 회로를 위한 기판 재료로서의 이용은, 300℃ 까지의 낮은 온도에서 통상 비정질 실리콘(a-Si)의 형태로 상기 유리 기판상에 침착되는 박막 재료 실리콘에 대한 열적 부합을 요구한다. 상기 비정질 실리콘은 특히 뒤따르는 약 600℃의 온도에서의 열처리에 의해 부분적으로 재결정화된다. 상기 a-Si 단편으로 인하여, 결과적인 부분적으로 결정질인 폴리-Si 층은 열팽창 계수 α_20/300 3.7 ×10^-6/K 를 갖는 것을 특징으로 한다. 상기 a-Si/폴리-Si 비율에 따라, 상기 열팽창계수 α_20/300는 2.9 ×10^-6/K 내지 4.2 ×10^-6/K 사이에서 변화될 수 있다. 박막 광전지에서 요구되는 바와 마찬가지로, 대체로 결정질인 Si 층들이 700℃ 이상의 고온 가공 또는 CVD 공정에 의한 직접 증착법에 의해 형성되는 경우, 3.2 ×10^-6/K 또는 이보다 더 작은 상당히 감소된 열팽창계수를 갖는 기판이 요구된다. 디스플레이 및 광전지 기술에서의 적용은 알카리 금속 이온의 부재를 요구한다. 제조 결과로서 1000ppm 미만의 소듐 옥사이드 레벨이 상기 반도체 층으로의 Na⁺의 확산으로 인하여 일반적으로 "독성" 작용의 관점에서 허용될 수 있다. 예를 들어, 부유 장치에서 또는 인발법에 의해, 적합한 품질(기포, 마디, 게재물이 없는)을 갖는 적합한 유리들을 경제적으로 대량으로 생산하는 것이 가능해야 한다. 특히, 상기 인발 공정에 의해 표면 기복이 적고 줄무니를 포함하지 않는 얇은(〈 1mm) 기판들의 제조는 상기 유리들의 높은 탈유리화(devitrification)를 요구한다. 제조 동안에, 특히 TFT 디스플레이의 경우에, 상기 반도체 미세구조에 불리한 영향을 미치는 상기 기판의 압축을 방지하기 위해, 상기 유리는 적합한 온도-의존성 점도 특성 곡선을 갖는 것이 필요하다: 열적 공정 및 형상 안정성과 관련하여, 이것은 충분히 높은 유리 전이 온도, 즉, Tg > 700℃ 의 전이 온도를 가져야 하며, 다른 한편으로는, 과도하게 높은 용융 온도 및 가공(V_A) 온도, 즉, 1350℃ 이하의 V_A를 가져서는 안된다. LCD 디스플레이 기술 또는 박막 광전지 기술용 유리 기판들의 요구조건은 또한 J C Lapp 에 의해 저술된, SPIE Proceedings, Vol. 3014, Invited paper(1997), "Glass substrates for AMLCD applications: properties and implications", 및 J. Schmid, Verlag C. F. Mueller 에 의해 저술된 "Photovoltaik - Strom aus der Sonne" Heidelberg, 1994 에 또한 각각 기재되어 있다.상기 언급된 요구조건 프로파일은 알카리 토 금속 알루미노보로실리케이트 유리에 의해 가장 우수하게 충족된다. 그러나, 다음공보들에 기재된 공지된 디스플레이 또는 태양전지 기판 유리들은 여전히 단점들을 가지며 상기 전체 요구조건 리스트를 충족시키지 못한다. 예를 들어, EP 714 862 B1 호, WO 98/27019 호, JP 10-72237 A 호 및 EP 510 544 B1 호와 같은 몇몇 명세서들은 상대적으로 적은 BaO 를 포함하거나 또는 포함하지 않는 유리를 기재한다. 이러한 유형의 유리들, 특히, 낮은 열팽창계수를 갖는 것들, 즉, 낮은 RO 함량 및 높은 망형성제 함량을 갖는 것들은 결정화에 대해 매우 민감하다. 또한, 대부분의 유리들, 특히, EP 714862 B1 및 JP 10-72237 A 에 기재된 유리들은 10²dPas의 점도에서 매우 높은 온도를 갖는다.

삭제

그러나, 높은 레벨의 무거운 알카리 토 금속 산화물 BaO 및/또는 SrO 를 갖는 디스플레이 유리들의 제조는, 상기 유리들의 나쁜 용융성으로 인하여 마찬가지로 큰 여려움이 있다. 또한, 이러한 유형의 유리들은, 예로서, DE 37 30 410 A1, US 5,116,789, US 5,116,787, EP 341 313 B1, EP 510 543 B1 및 JP 9-100135 A 에 기재된 바와 같이, 바람직하게 않게 높은 밀도를 갖는다. 높은 BaO 레벨에 대하여 온화하게 조합된 상대적으로 낮은 SrO 함량을 갖는 유리들도, 예를 들어, JP 9-169538 A, WO 97/11920 및 JP 4-160030 A 호에 기재된 유리와 같이 그것들의 용융성과 관련하여 바람직하지 못한 점도 특성 곡선을 갖는다. 예를 들어, JP 9-156953 A, JP 8-295530 A, JP 9-48632 A 및 DE 197 39 912 C1 호에 기재된 바와 같은, 상대적으로 높은 레벨의 경량의 알카리 토 금속 산화물, 특히, MgO 를 갖는 유리들은 우수한 용융성과 낮은 밀도를 갖는다. 그러나, 이것들은 화학적 내성, 특히, 완충된 불산에 대한 내성과, 결정화 안정성 및 내열성과 관련하여 디스플레이 및 태양전지 기판들로부터 요구되는 모든 조건들을 충족시키지는 못한다. 낮은 붕산 함량을 갖는 유리들은 과도하게 높은 용융 온도를 가지거나 또는, 이로 인해, 이들 유리들이 개입되는 가공 공정에 요구되는 용융 및 가공 온도에서 과도하게 높은 점도를 갖는다. 이는 JP 10-45422 A 및 JP 263421 A 호에도 적용된다. 또한, 이러한 유형의 유리들은 낮은 BaO 함량과 결합하는 경우 높은 탈유리화 경향을 갖는다. 이와 대조적으로, 예를 들어, US 4,824,808 호에 기술된 바와 같은 높은 붕산 함량을 갖는 유리들은 불충분한 내열성 및 화학적 내성, 특히, 염산 용액에 대한 불충분한 내성을 갖는다.상대적으로 낮은 SiO₂함량을 갖는 유리들은, 특히, 그것들이 상대적으로 많은 양의 B₂O₃및/또는 MgO 및 적은양의 알카리 토 금속들을 포함하는 경우에, 역시 충분하게 높은 화학적 내성을 갖지 못한다. 이는, WO 97/11919 및 EP 672629 A2 호의 유리에 대해서도 적용된다. 상기 문헌들의 상대적으로 SiO₂가 풍부한 실시예들은 단지 낮은 수준의 Al₂O₃를 가지며, 이는 결정화 거동에 불리하다.JP 9-12333 A 에 기재된 하드디스크용 유리들은 상대적으로 낮은 함량의 Al₂O₃또는 B₂O₃를 포함하며, 후자는 단지 선택적이다. 상기 유리들은 높은 알카리 토 금속 산화물 함량 및 높은 열팽챵율을 갖는데, 이는 그것들을 LCD 또는 PV 기술에서 사용되는데 부적합하게 만든다. 본 출원인에 의해 출원된 DE 196 17 344 C1 및 DE 196 03 698 C1 호는 열팽창계수 _20/300이 약 3.7 ×10^-6/K 이며 매우 우수한 화학적 내성을 가지는, 알카리를 포함하지 않고 주석 산화물을 포함하는 유리가 기재된다. 이것들은 디스플레이 기술에서의 이용에 적합하다. 그러나, 그것들은 ZnO 를 포함해야 하기 때문에, 특히, 부유장치에서 가공하는데 이상적이지 못하다. 특히, 더 높은 ZnO 함량(> 1.5 중량%)에서는, 증발 및 열간성형 범위에서의 뒤따르는 응축에 의해 상기 유리 표면에 ZnO 코팅을 형성하는 위험이 존재한다. DE 196 01 022 A1 호는 매우 넓은 조성 범위로부터 선택되고 ZrO₂및 SnO 를 포함해야 하는 유리들이 기재된다. 실시예에 따라, SrO 를 포함하는 상기 유리들은 그것들의 ZrO₂함량으로 인하여 유리의 결함을 나타내는 경향이 있다. DE 42 13 579 A1 호는 5.5 ×10^-6/K 보다 작고, 실시예에 따르면 4.0 ×10^-6/K 이상인 열팽창계수 _20/300을 갖는, TFT 적용용 유리들이 기재된다. 상대적으로 높은 B₂O₃레벨 및 상대적으로 낮은 SiO₂함량을 갖는 이들 유리들은 높은 화학적 내성, 특히 희석된 염산에 대한 높은 화학적 내성을 갖지 않는다. US 5,374,595 호에는 3.2 ×10^-6/K 내지 4.6 ×10^-6/K 사이의 열팽창계수를 갖는 유리들이 기재된다. 실시예에 기술된 바와 같이, 높은 BaO 함량을 갖는 상기 유리들은 상대적으로 무겁고 나쁜 용융성과 열팽창율을 나타내는데, 이는 대체로 결정질인 Si 에 이상적으로 부합하지 않는다. 심사되지 않은 일본 공개공보 JP 10-25132 A, JP 10-114538 A, JP 10-130034 A, JP 10-59741 A, JP 10-324526 A, JP 11-43350 A, JP 11-49520 A, JP 10-231139 A 및 JP 10-139467 A 에는, 각각 1 또는 그 이상의 특정 정제제와 혼합되고 많은 선택적 성분들에 의해 변화가능한 디스플레이 유리에 대한 매우 넓은 조성 범위들이 언급된다. 그러나, 이들 문헌들은 상술한 전체 요구조건 프로파일을 갖는 유리가 특정한 방법으로 어떻게 얼어질 수 있는지에 대해서는 제시하지 않는다.

삭제

본 발명의 목적은, 액정 디스플레이 및 박막 태양전지, 특히, μc-Si 를 기초로 하는 유리 기판들에 부과되는 물리적 및 화학적 특성들에 대한 상기 복잡한 요구조건 프로파일을 만족시키며, 높은 내열성, 바람직한 가공 범위 및 충분한 탈유리화 안정성을 갖는 유리를 제공하는 것이다.

상기 목적은 주 청구항에서 한정되는 바와 같이 상대적으로 좁은 조성 범위로부터 형성되는 알루미노보로실리케이트 유리에 의해 달성된다.

상기 유리는 ＞ 58％ 내지 65 중량％ 사이의 SiO₂를 함유한다. 더 낮은 함량에서는, 화학적 내성이 저하되고, 더 높은 함량에서는 열팽창율이 너무 낮고, 상기 유리의 결정화 경향이 증가한다.

상기 유리는 상대적으로 높은 레벨의 Al₂O₃, 즉, ＞ 14 - 25 중량％, 바람직하게는 18 - 25 중량％를 함유한다. 이러한 Al₂O₃ 레벨은 상기 유리의 결정화 안정성에 유리하고, 가공 온도의 과도한 증가없이 그것의 내열성에 긍정적인 영향을 미친다. Al₂O₃는 바람직하게는 18 중량% 이상의 함량, 더욱 바람직하게는 적어도 20.5 중량%, 가장 바람직하게는 적어도 21.5 중량%의 함량으로 포함된다.

B₂O₃ 함량은 ＞ 6 - 10.5 중량％, 바람직하게는 ＞ 8 - 10.5 중량％이다. B₂O₃ 함량은 높은 유리 전이 온도 Tg를 달성하기 위해 특정된 최대 함량으로 한정된다. 더 높은 함량은 또한 염산 용액에 대한 화학적 내성을 저하시킨다. 특정된 최소 B₂O₃ 함량은 상기 유리가 우수한 용융성 및 우수한 결정화 안정성을 갖도록 보장한다.

망형성(network-forming) 성분인 Al₂O₃ 및 B₂O₃는 망형성체인 SiO₂, Al₂O₃ 및 B₂O₃의 바람직한 함량을 보장하는, 상호 의존적인 최소 레벨로 제공되는 것이 바람직하다. 예를 들어, ＞ 6 - 10.5 중량％의 B₂O₃ 함량의 경우에, 최소 Al₂O₃ 함량은 ＞ 18 중량％인 것이 바람직하고, ＞ 14 - 25 중량％의 Al₂O₃ 함량의 경우에는, 최소 B₂O₃함량은 ＞ 8 중량％인 것이 바람직하다. 바람직하게는, 특히, 3.6 ×10^-6/K 까지의 매우 낮은 열팽창계수를 달성하기 위해서는, SiO₂, Al₂O₃ 및 B₂O₃ 함량의 합계가 84 중량％ 보다 큰 것이 바람직하다.

필수적인 유리 성분은 망변형(network-modifying) 알카리 토 금속 산화물들이다. 특히 그것들의 레벨을 변화시킴에 의해, 2.8 ×10^-6/K 및 3.8 ×10^-6/K 사이의 열팽창 계수 α_20/300가 총 8 - 18 중량％의 합계 함량 내에서 달성된다. 알카리 토 금속 산화물의 최대 총합은 15 중량％인 것이 바람직하고, 12 중량％인 것이 특히 바람직하다. 후자의 상한은 특히 낮은 열팽창 계수(α_20/300＜ 3.2 ×10^-6/K)를 갖는 유리를 얻는데 특히 유리하다. MgO 및 CaO 는 선택적인 성분이지만, BaO 는 항상 존재한다. 최소 2개의 알카리 토 금속이 존재하는 것이 바람직하고, 언급된 3개의 알카리 토 금속이 모두 존재하는 것이특히 바람직하다.

BaO 함량은 ＞ 3 내지 8 중량％ 사이이다. 이렇게 상대적으로 높은 BaO 레벨은, 특히, 매우 높은 망형성 성분을 포함하고 이에 따라 원칙적으로 다소 높은 결정화 경향을 갖는 저팽창 유리 실시예들의 경우에, 부유 방법 및 다양한 인발법과 같은 다양한 평판 유리 제조 공정에 대한 충분한 결정화 안정성을 보장하는 것을 나타났다. 최대 BaO 함량은 5 중량％로 제한되는 것이 바람직하고, 4 중량％가 특히 바람직하며, ＜ 4 중량％인 것이 가장 바람직한데, 이것은 상기 유리의 요구되는 낮은 밀도에 유리한 영향을 미친다.

SrO 는 제외되는데, 이에 따라, 상기 유리의 낮은 용융 온도 및 열간성형 온도 및 낮은 밀도가 유지된다. 그러나, 배치(batch) 원재료의 불순물로서 상기 유리 용융물에 유입되는 소량, 즉, 0.1 중량％ 보다 작은 함량은 용인될 수 있다.

상기 유리는 또한 9 중량％ 까지의 CaO 를 함유할 수 있다. 더 높은 레벨은 열팽창율의 과도한 증가 및 결정화 경향의 증가로 귀결된다. 상기 유리는 최소 2 중량％의 CaO 를 함유하는 것이 바람직하다.

상기 유리는 또한 ＜ 3 중량％ 까지의 MgO 를 함유할 수 있다. 상대적으로 높은 레벨이 낮은 밀도 및 낮은 가공 온도에 유리한 반면, 상기 유리의 화학적 내성, 특히 완충된 염산에 대한 내성 및 그것의 탈유리화 안정성에 대해서는 상대적으로 낮은 레벨이 바람직하다.

상기 유리는 또한 ＜ 2 중량％ 까지의 ZnO 를 함유할 수 있다. ZnO 는 붕산의 점도 특성 곡선과 유사한 점도 특성 곡선에 영향을 미치며, 구조 분해 기능을 가지며, 열팽창에 있어서 상기 알카리 토 금속 산화물보다 더 적은 영향을 미친다. 최대 ZnO 레벨은 특히 상기 유리가 부유 방법에 의해 가공되는 경우, 1.5 중량％로 한정되는 것이 바람직하고, 1.0 중량％로 한정되는 것이 특히 바람직하며, 1 중량％ 보다 작게 한정되는 것이 가장 바람직하다. 더 높은 레벨은 증발 및 열간성형 범위에서 뒤따르는 응축에 의해 형성될 수 있는 유리 표면상의 원치 않는 ZnO 코팅 이 형성될 위험을 증가시킨다. ZnO 의 첨가는 비록 소량이라 하더라도 탈유리화 안정성의 증가를 가져오므로, 최소 0.1 중량％로 존재하는 것이 바람직하다.

상기 유리는 알카리를 포함하지 않는다. 여기서 사용되는 "알카리를 포함하지 않는다" 라는 용어는, 비록 그것이 1000ppm 미만의 불순물을 함유할 수는 있다 하더라도, 본질적으로 알카리 금속 산화물을 포함하지 않음을 의미한다.

상기 유리는 2 중량％ 까지의 ZrO₂+ TiO₂을 함유할 수 있고, 여기서 TiO₂ 함량 및 ZrO₂은 각각 2 중량％ 까지일 수 있다. ZrO₂은 유리하게도 상기 유리의 내열성을 증가시킨다. 그러나, 이것의 낮은 용해도 때문에, ZrO₂는 상기 유리내에서 소위 지르코늄 네스트(nests)라고 불리우는 ZrO₂을 함유하는 용융 잔유물의 위험을 증가시킨다. 따라서, ZrO₂는 제외하는 것이 바람직하다. 지르코늄을 함유하는 트로프(trough) 물질의 부식으로부터 유래하는 낮은 ZrO₂ 함량은 문제가 되지 않는다. 유리하게도 TiO₂는 솔라리제이션(solarization) 경향을 감소시키는데, 즉, UV-VIS 복사선으로 인해 가시광선 파장 영역에서의 투과율이 감소된다. 2 중량％ 보다 큰 함량에서는, 사용되는 원료의 불순물로 인해 상기 유리에서 낮은 레벨로 존재하는 Fe³⁺와의 착물 형성으로 인해 색조가 발생할 수 있다.

상기 유리는 통상적인 양의 종래의 정련제을 함유할 수 있다: 따라서, 이것은 1.5 중량％ 까지의 As₂O₃, Sb₂O₃, SnO₂, CeO₂, Cl^-(예를 들어, BaCl₂의 형태), F^-(예를 들어, CaF₂의 형태) 및/또는 SO₄ ^2-(예를 들어, BaSO₄의 형태)를 함유할 수 있다. 그러나, 상기 정련제의 총합은 1.5 중량％를 초과해서는 안된다. 정련제인 As₂O₃ 및 Sb₂O₃를 제외하는 경우에, 상기 유리는 다양한 인발법 뿐만 아니라 부유 방법에 의해서도 가공될 수 있다.

예를 들어, 용이한 배치 준비와 관련하여, ZrO₂ 및 SnO₂는 제외할 수 있으며, 상술한 특성 프로파일, 특히, 높은 내열성 및 화학적 내성 그리고 낮은 탈유리화 경향을 갖는 유리를 여전히 얻을 수 있다는 점이 유리하다. 실시예 :불가피한 불순물들을 제외하고 본질적으로 알카리를 포함하지 않는 통상의 원료로부터 1620℃의 온도로 Pt/lr 도가니에서 유리가 제조되었다. 상기 용융물은 이 온도에서 1 시간 반 동안 정련되었고, 그 다음 유도가열된 백금 도가니로 이동되었고, 균질화를 위해 1550℃에서 30분간 교반되었다.다음 표는 본 발명에 따른 유리의 15 개의 실시예로서 그것들의 조성(중량%, 산화물 기준)과 그것들의 가장 중요한 특성들을 보여준다. 0.3 중량％ 레벨의 정련제 SnO₂(실시예 1 내지 8, 11, 12, 14, 15) 또는 As₂O₃(실시예 9, 10, 13)는 리스팅되지 않는다. 다음 특성들이 주어진다: 열팽창계수 _20/300 [10^-6/K] 밀도 [g/㎤] DN 52324 에 따른 팽창 유리 전이 온도 Tg[℃] 10⁴dPpas의 점도에서의 온도(T4[℃]로 표시) Vogel-Fulcher-Tammann 방정식으로부터 계산된, 10²dPas의 점도에서의 온도(T2[℃]로 표시) 95℃에서 24시간 동안 5％ 세기의 염산으로 처리된 후 전면이 연마된 50㎜ ×50㎜ ×2㎜ 크기의 유리판으로부터의 중량 손실(물질 제거값)로서의 "HCl" 내산성[mg/㎠]

삭제

23℃에서 20분 동안 10％ 세기의 NH₄F-HF 용액으로 처리된 후 전면이 연마된 50㎜ ×50㎜ ×2㎜ 크기의 유리판으로부터의 중량 손실(물질 제거값)로서의 완충된 불산에 대한 "BHF" 내성[mg/㎠]

굴절률 n_d

표

실시예: 본 발명에 따른 유리의 조성(중량%, 산화물 기준) 및 필수적인 특성

	1	2	3	4	5	6
SiO₂	60.0	60.0	59.9	58.9	59.9	61.0
B₂O₃	7.5	7.5	7.5	8.5	7.5	9.5
Al₂O₃	21.5	21.5	21.5	21.5	21.5	18.4
MgO	2.9	2.9	2.0	2.0	2.9	2.2
CaO	3.8	2.8	3.8	3.8	4.8	4.1
BaO	4.0	5.0	5.0	5.0	3.1	4.5
ZnO	-	-	-	-	-	-
α_20/30[10^-6/K]	3.07	3.00	3.01	3.08	3.13	3.11
[g/㎤]	2.48	2.48	2.48	2.48	2.47	2.45
T_g[℃]	747	748	752	741	743	729
T4[℃]	1312	1318	1315	1308	1292	1313
T2[℃]	1672	1678	1691	1668	1662	1700
n_d	1.520	1.518	1.519	1.519	1.521	1.515
HCl[mg/㎠]	1.05	n.m	0.58	n.m	1.1	n.m
BHF[mg/㎠]	0.57	0.58	0.55	0.55	0.56	0.49

n.m = 측정되지 않음

표의 연속:

	7	8	9	10	11	12
SiO₂	58.5	62.8	63.5	63.5	59.7	59.0
B₂O₃	7.7	8.2	10.0	10.0	10.0	9.0
Al₂O₃	22.7	16.5	15.4	15.4	18.5	17.2
MgO	2.8	0.5	2.0	1.0		2.0
CaO	2.0	4.2	5.6	6.6	8.3	9.0
BaO	5.0	7.5	3.2	3.2	3.2	3.5
ZnO	1.0	-	-	-	-	-
α_20/30[10^-6/K]	2.89	3.19	3.24	3.34	3.44	3.76
[g/㎤]	2.50	2.49	2.42	2.43	2.46	2.50
T_g[℃]	748	725	711	719	714	711
T4[℃]	1314	1325	1320	1327	1281	1257
T2[℃]	1674	1699	n.m	n.m	1650	1615
n_d	1.520	1.513	1.511	1.512	1.520	1.526
HCl[mg/㎠]	n.m	0.30	0.89	n.m	n.m	0.72
BHF[mg/㎠]	0.62	0.45	0.43	0.40	0.44	0.49

n.m = 측정되지 않음

표의 연속:

	13	14	15
SiO₂	61.4	59.5	63.9
B₂O₃	8.2	10.0	10.4
Al₂O₃	16.0	16.7	14.6
MgO	2.8	0.7	2.9
CaO	7.9	8.5	4.8
BaO	3.4	3.8	3.1
ZnO	-	0.5	-
α_20/30[10^-6/K]	3.75	3.60	3.21
[g/㎤]	2.48	2.48	2.41
T_g[℃]	709	702	701
T4[℃]	1273	1260	1311
T2[℃]	1629	1629	n.m
n_d	1.523	1.522	n.m
HCl[mg/㎠]	0.41	0.97	n.m
BHF[mg/㎠]	0.74	0.47	n.m

n.m = 측정되지 않음

상기 실시예에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 유리는 다음의 유리한 특성들을 갖는다:

2.8 ×10^-6/K 및 3.8 ×10^-6/K 사이, 바람직한 실시예에서는 3.6 ×10^-6/K, 특히 바람직한 실시예에서는 < 3.2 ×10^-6/K의 열팽창 계수 α_20/300, 따라서, 비정질 실리콘 및 점점 증가하는 다결정질 실리콘의 팽창 거동에 모두 부합한다.

T_g ＞ 700℃, 매우 높은 유리 전이 온도, 즉, 높은 내열성. 이것은 생산의 결과로서 가장 낮은 가능한 압축과, 기판으로서 유리의 사용에 있어서 비정질 Si 층들로의 코팅 및 그것들의 뒤따르는 어닐링(annealing)에 필수적이다.

＜ 2.600 g/㎤, 낮은 밀도

최고 1350℃에서의 10⁴dPas의 점도에서의 온도(가공 온도 V_A), 그리고 최고 1720℃에서의 10²dPas의 점도에서의 온도, 이것은 열간성형 및 용융성에 관한 적절한 점도 특성 곡선을 의미한다.

n_d 1.526, 낮은 굴절률, 이 특성은 상기 유리의 높은 투과율를 위한 물리적 선결조건이다.

특히, 완충된 불산 용액에 대한 우수한 내성으로 입증되는 바와 같은, 높은 화학적 내성, 이것은 상기 유리를 평판 스크린의 생산에 사용되는 화학 약품에 대해 충분히 비활성이 되도록 한다.

상기 유리는 높은 열충격 내성 및 우수한 탈유리화 안정성을 갖는다. 상기 유리는, 예를 들어, 마이크로시트 다운-드로우(microsheet down-draw) 방법, 업-드로우(up-draw) 방법 또는 오버플로우 퓨전(overflow fusion) 방법과 같은 다양한 인발법과, 바람직한 실시예로, 상기 유리가 As₂O₃ 및 Sb₂O₃를 포함하지 않는 경우, 부유 공정에 의해 평판 유리로서 제조될 수 있다.

이러한 특성들로 인해, 상기 유리는 디스플레이 기술, 특히 TFT 디스플레이 및 특히 비정질 및 μc-Si를 기초로 하는 박막 광전지용 기판 유리로서의 이용애 매우 적합하다.

상술한 본 발명에 따른 알루미노보로실리케이트 유리는 높은 내열성, 유리한 가공 범위 및 우수한 탈유히화 안정성을 가지며, 액정 표시장치용 유리 기판 및 박막 태양 전지용 유리 기판에 요구되는 물리적 및 화학적 특성에 관한 복합적인 요구조건 프로파일을 충족시키는 효과가 있다.

Claims

다음 조성(중량%, 산화물 기준)을 가지며, 2.8 ×10^-6/K 내지 3.8 ×10^-6/K 사이의 열팽창 계수 α_20/300 를 갖는 알카리를 포함하지 않는 알루미노보로실리케이트 유리:

SiO₂ > 58 - 65

B₂O₃ > 6 - 10.5

Al₂O₃ > 14 - 25

MgO 0 - < 3

CaO 0 - 9

BaO > 3 - 8

여기서 Mgo + CaO + BaO 8 - 18

ZnO 0 - < 2
제 1 항에 있어서,

상기 유리는 8 중량％ 이상의 B₂O₃를 포함하는 것을 특징으로 하는 아루미노보로실리케이트 유리.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 유리는 18 중량％ 이상의 Al₂O₃를 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미노보로실리케이트 유리.
제 1 항에 있어서,

상기 유리는 최대 4 중량％의 BaO 를 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미노보로실리케이트 유리.
제 1 항에 있어서,

상기 유리는 최소 0.1 중량％의 ZnO 를 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미노보로실리케이트 유리.
제 1 항에 있어서,

상기 유리는 다음을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미노보로실리케이트 유리:

ZrO₂0 - 2

TiO₂0 - 2

여기서 ZrO₂+TiO₂0 - 2

As₂O₃0 - 1.5

Sb₂O₃0 - 1.5

SnO₂ 0 - 1.5

CeO₂ 0 - 1.5

Cl^- 0 - 1.5

F^-0 - 1.5

SO₄ ^-2 0 - 1.5

여기서 As₂O₃+Sb₂O₃+SnO₂+ CeO₂+ Cl^-+F^-+ SO₄ ^-2 ≤1.5
제 1 항에 있어서,

상기 유리는 불가피한 불순물을 제외하고 산화 비소 및 산화 안티몬을 포함하지 않고, 부유 장치에서 제조될 수 있는 것을 특징으로 하는 알루미노보로실리케이트 유리.
제 1 항에 있어서,

상기 유리는 2.8 ×10^-6/K 내지 3.6 ×10^-6/K의 열팽창 계수 α_20/300 와, ＞ 700℃의 유리 전이 온도 Tg 및 ＜ 2.600 g/㎤의 밀도를 갖는 것을 특징으로 하는 알루미노보로실리케이트 유리.
제 1 항에 따른 알루미노보로실리케이트 유리의 디스플레이 기술에서의 기판 유리로서의 이용.
제 1 항에 따른 알루미노보로실리케이트 유리의 박막 광전지에서의 기판 유리로서의 이용.
제 3 항에 있어서,

상기 유리는 최소 20.5％의 Al₂O₃를 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미노보로실리케이트 유리.
제 8 항에 있어서,

상기 유리는 2.8 ×10^-6/K 내지 3.2 ×10^-6/K의 열팽창 계수 α_20/300 를 갖는것을 특징으로 하는 알루미노보로실리케이트 유리.