KR20010089897A

KR20010089897A - 알칼리없는 규산 붕소 알루미늄 유리, 및 이 유리의 이용

Info

Publication number: KR20010089897A
Application number: KR1020010001332A
Authority: KR
Inventors: 울리히 페우체르트; 페터 브릭스
Original assignee: 게르하르트 암라인, 루드비히 비르스; 카알-차이스-스티프퉁 트레이딩 에즈 쇼옷트 그라스
Priority date: 2000-01-12
Filing date: 2001-01-10
Publication date: 2001-10-13
Also published as: ATE252064T1; HK1038731B; HK1038731A1; KR100741584B1; JP2001220172A; US20020013210A1; DE50004064D1; DE10000839C1; EP1118596A3; CA2330752A1; EP1118596B1; US6671026B2; CN1303828A; EP1118596A2; TWI224583B; JP4603702B2; CN1190378C

Abstract

본 발명은 2.8 ×10^-6/K 및 3.6 ×10^-6/K 사이의 열팽창 계수 α_20/300를 갖는 알칼리없는 규산 붕소 알루미늄 유리에 관한 것으로, 이것은 ＞ 58％ 내지 65％의 이산화 규소(SiO₂), ＞ 6％ 내지 11.5％의 산화 붕소(B₂O₃), ＞ 20％ 내지 25％의 산화 알루미늄(Al₂O₃), 4％ 내지 ＜ 6.5％의 산화 마그네슘(MgO), ＞ 4.5％ 내지 8％의 산화 칼슘(CaO), 0％ 내지 ＜ 4％의 산화 스트론튬(SrO), 0.5％ 내지 ＜ 5％의 산화 바륨(BaO) 및 0％ 내지 ＜ 2％의 산화 아연(ZnO)으로 조성(산화물에 기초하여 중량에 의한 ％로)되고, 여기서, 산화 스트론튬(SrO)+산화 바륨(BaO)은 ＞ 3％의 조성(산화물에 기초하여 중량에 의한 ％로)을 가지며, 이 유리는 표시장치 기술 및 박막 광기전 장치에서 기판으로서의 사용에 매우 적절하다.

Description

알칼리없는 규산 붕소 알루미늄 유리, 및 이 유리의 이용{ALKALI-FREE ALUMINOBOROSILICATE GLASS, AND USES THEREOF}

본 발명은 알칼리없는 규산 붕소 알루미늄(aluminoborosilicate) 유리에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이 유리의 이용에 관한 것이다.

평면 액정 표시장치 기술, 예를 들어 TN(twisted nematic)/STN(supertwisted nematic) 표시장치, 능동 매트릭스 액정 표시장치(AMLCDs), 박막 트랜지스터(TFTs), 플라즈마 어드레스 액정 표시장치(PALCs)에서 기판으로서의 응용을 위한 유리에 대한 수요가 높다. 상기 유리는 높은 열적 쇼크 저항 및 평면 스크린의 생산을 위한 공정에 사용되는 침식성 화학 약품에 대한 우수한 저항 외에도 넓은 스펙트럼 범위(가시 영역, 자외선 영역)에 걸쳐 높은 투과도 및 중량을 줄이기 위하여 저밀도를 가져야 한다. 예를 들어, TFT 표시장치("유리상의 칩")에서 반도체 집적 회로를 위한 기판 물질로서의 이용은 일반적으로 300℃에 달하는 낮은 온도에서 비결정질 규소(a-Si)의 형태로 유리 기판상에 배치되는 박막 물질 규소로의 온도 매칭(matching)을 필요로 한다. 이 비결정질 규소는 차후의 열처리에 의해 약 600℃의 온도에서 부분적으로 재결정화된다. 이 비결정질 규소 단편으로 인하여, 그 결과 부분적으로 결정질인 폴리 규소(poly-Si)층은 열팽창 계수 α_20/300 3.7 ×10^-6/K에 의해 특징지워진다. 비결정질 규소/폴리 규소 비에 의존하여, 열팽창 계수 α_20/300는 2.9 ×10^-6/K 및 4.2 ×10^-6/K 사이일 수 있다. 대체로 결정질 규소층이 700℃ 이상의 고온 처리 또는 박막 광기전 장치에서 바람직할 것 같은 CVD 공정에 의한 직접 배치에 의해 발생되는 경우, 기판은 3.2 ×10^-6/K 또는 이보다 더 적은 상당히 감소된 열팽창 계수를 갖는 것을 필요로 한다.

또한, 표시장치 및 광기전 장치 기술에서의 응용은 알칼리 금속 이온의 부존재를 필요로 한다. 생산의 결과로서 1000ppm 이하의 산화 나트륨 레벨은 나트륨 이온(Na⁺)의 반도체 층으로의 확산에 기인하는 일반적으로 "중독" 작용의 관점에서의 내성이 있을 수 있다.

경제적으로 큰 산업적 규모로 적절한 유리를 예를 들어, 유동 설비(flow plant)에서 또는 인발 방법에 의해 우수한 품질(무기포, 무결절 포함)로 생산하는 것이 가능해야 한다. 특히, 낮은 표면 기복을 갖는 가늘고(＜ 1㎜) 자국없는 기판의 인발 방법에 의한 생산은 상기 유리의 높은 유리질 제거 안정도를 필요로 한다. 특히, 반도체 미세 구조상에서 불리한 효과를 나타내는 TFT 표시장치의 경우에 있어서, 생산 동안 상기 기판의 압축(compaction)은 적절한 온도-이에 따른 점도 특성 선을 갖는 것에 의해 방지될 수 있다: 온도 진행 및 형상 안정도에 관하여, 상기 유리는 매우 높은 유리 전이 온도(T_g)를 가져야 하고(즉, T_g＞ 700℃), 다른 한편으로 과도하게 높은 용융 및 가공 온도(V_A)를 가져서는 안된다(즉, V_A 1350℃).

LCD 표시장치 기술 또는 박막 광기전 장치 기술을 위한 유리 기판의 요구는 SPIE 회보 Vol.3014(1997)의 J. C. Lapp의 논문 "Glass substrates for AMLCD applications: properties and implications" 및 J. Schmid, Verlag C. F. Muller가 저술하고 Heidelberg에서 1994년에 출판된 "Photovoltaik - Strom aus der Sonne" 에 각각 기술된다.

상술한 요구 프로필은 알칼리 토금속 규산 붕소 알루미늄에 의해 최대로 이행된다. 그러나, 상기 공지된 표시장치 또는 이하 간행물에 기술되는 태양 전지 기판 유리는 여전히 결점을 가지고, 요구 목록의 전체를 만족시키지 못한다.

수많은 문헌은 낮은 산화 마그네슘(MgO) 및/또는 산화 칼슘(CaO) 함량을 갖는 유리를 기재한다: 일본 특허 제 9-169 538 A 호, 일본 특허 제 4-160 030 A 호, 일본 특허 제 9-100 135 A 호, 유럽 특허 제 714 862 A1 호, 유럽 특허 제 341 313 B1 호 미국 특허 제 5,374,595 호, 일본 특허 제 9-48632 A 호, 일본 특허 제 8-295530 A 호, 국제 공개 제 97/11919 및 국제 공개 제 97/11920 호. 이러한 형태의 유리는 10²dPas 및 10⁴dPas의 점도에서 매우 높은 온도로 부터 명백한 바와 같이 바람직한 용융성을 갖지 못하고, 상대적으로 고밀도를 갖는다. 이와 같은 것은 독일 특허 제 37 30 410 A1호, 미국 특허 제 5,116,787 호 및 미국 특허 제 5,116,789 호의 산화 마그네슘(MgO)없는 유리에 적용된다.

반면에, 일본 특허 제 61-123 536 A 호에 기재된 바와 같이, 높은 산화 마그네슘(MgO) 함량을 갖는 유리는 그것의 화학적 저항 및 그것의 유리질 분리 및 분정 작용에 있어서 불충분하다.

국제 공개 제 98/27019 호에 기재되는 유리는 매우 적은 산화 바륨(BaO) 및 산화 스트론튬(SrO)을 함유하고, 마찬가지로 결정화에 민감하다.

유럽 특허 제 341313 B1 호에 기재된 바와 같이, 중알칼리 토금속인 산화 바륨(BaO) 및/또는 산화 스트론튬(SrO)의 높은 함량을 갖는 유리는 바람직하지 않게 고밀도 및 불충분한 용융성을 갖는다. 이와 같은 것은 일본 특허 제 10-72237 A호의 유리에 있어서도 사실이다. 실시예에 있어서, 상기 유리는 10²dPas 및 10⁴dPas의 점도에서 매우 높은 온도를 갖는다.

낮은 붕산 함량을 갖는 유리는 과도하게 높은 용융 온도 또는 이것의 결과로서 상기 유리에 관계되는 가공에 요구되는 용융 및 가공 온도에서 과도하게 높은 점도를 나타낸다. 이것은 일본 특허 제 10-45422 A 호, 일본 특허 제 9-263421 A 호 및 일본 특허 제 61-132536 A 호의 유리에 적용된다.

또한, 상기 형태의 유리는 낮은 산화 바륨(BaO)과 결합할 경우에 높은 유리질 분리 경향을 갖는다.

대조적으로, 높은 붕산 함량을 갖는 유리는 예를 들어, 미국 특허 제 4,824,808 호에 기술된 바와 같이, 특히 염산 용액에 대해 불충분한 열 저항 및 화학적 저항을 갖는다.

상대적으로 낮은 이산화 규소(SiO₂) 함량을 갖는 유리는 ,특히 상대적으로 많은 함량의 산화 붕소(B₂O₃) 및/또는 산화 마그네슘(MgO)을 함유하고 특히 알칼리 토금속 함량이 낮을 경우에는, 우수한 화학적 저항을 갖지 못한다. 이것은 국제 공개 제 97/11919 호 및 유럽 특허 제 672 629 A2 호의 유리에 적용된다. 후자 문헌의 상대적으로 이산화 규소(SiO₂)가 풍부한 변형은 단지 낮은 산화 알루미늄(Al₂O₃) 레벨을 갖는데, 이것은 결정화 작용에 불리하다.

일본 특허 제 9-12333 A 호에 기술되는 하드 디스크용 유리는 산화 알루미늄(Al₂O₃) 또는 산화 붕소(B₂O₃) 함량이 상대적으로 낮고, 여기서 후자는 단지 선택적이다. 이 유리는 높은 알칼리 토금속 산화물 함량 및 높은 열팽창을 갖는데, 이것은 상기 유리를 LCD 또는 PV기술에서의 사용에 있어서 부적절하게 만든다.

독일 특허 제 42 13 579 A1 호는4.0 ×10^-6/K의 실시예에 있어서 ＜ 5.5 ×10^-6/K의 열팽창 계수 α_20/300를 갖는 TFT 적용용 유리를 기재한다. 상대적으로 높은 산화 붕소(B₂O₃) 레벨 및 상대적으로 낮은 이산화 규소(SiO₂) 함량을 갖는 상기 유리는 특히 희석된 염산에 대하여 높은 화학적 저항을 갖지 못한다.

독일 특허 제 196 01 022 A1 호는 산화 주석(SnO)을 함유하는 유리를 기술하는데, 이것은 매우 넓은 조성 범위로부터 선택된다. 실시예에 있어서, 산화 주석(SnO)이 풍부한 상기 유리는 존재하여야 하는 이산화 지르코늄(ZrO₂) 레벨 때문에 유리 결함이 나타나는 경향이 있다.

독일 특허 제 196 17 344 C1 호 및 독일 특허 제 196 03 689 C1 호는 출원인에 의해 알칼리가 없고, 산화 주석을 함유하는 저-이산화 규소(SiO₂) 또는 산화 알루미늄(Al₂O₃) 유리를 공지하는데, 이것은 약 3.7 ×10^-6/K 의 열팽창 계수 α_20/300를 갖고, 매우 우수한 화학적 저항을 갖는다. 그러나, 이것은 산화 아연(ZnO)을 함유하므로, 특히 유동 설비내의 가공에 있어서 이상적이지 않다. 특히, 더 높은 산화 아연(ZnO) 함량(중량에 의한 ％로 1.5％ 초과)에서는 증발 및 열간 성형 범위에서 뒤이어 일어나는 응결에 의해 상기 유리 표면상에 산화 아연(ZnO)막이 형성될 위험이 있다.

또한, 일본 특허 제 9-156 953 A 호는 산화 알루미늄(Al₂O₃) 함량이 낮은 표시장치 기술용 알칼리없는 유리에 관한 것이다. 전형적인 유리의 유리 전이 온도로부터 명백한 바와 같이 상기 유리의 열저항은 불충분하다.

유래없는 일본 공개 일본 특허 제 10-25132 A 호, 일본 특허 제 10-114538 A 호, 일본 특허 제 10-130034 A 호, 일본 특허 제 10-59741 A 호, 일본 특허 제 10-324526 A 호, 일본 특허 제 11-43350 A 호, 일본 특허 제 10-139467 A 호, 일본 특허 제 10-231139 A 호 및 일본 특허 제 11-49520 A 호에서, 기재는 표시장치 유리에 있어서 매우 넓은 조성 범위로 구성되는데, 이것은 많은 선택적 성분에 의해 다양화될 수 있고, 각각의 경우에서 1개 또는 그 이상의 특정한 정련제과 혼합된다. 그러나, 상기 명세서는 상기 기술된 완전한 요구 프로필을 갖는 유리가 특정의 방법으로 획득될 수 있는 방법을 지시하지 않는다.

본 발명의 목적은 특히 높은 열저항, 유리한 가공 범위 및 우수한 유리질 분리 안정도를 갖는 μc-Si 유리를 기초로 한 액정 표시장치용 유리 기판,특히 TFT 표시장치용 및 박막 태양 전지용 유리 기판에서 강제되는 상기 물리적 및 화학적 특성을 충족시키는 유리를 제공하는 것이다.

상기 목적은 주 청구항에서 한정되는 바와 같은 규산 붕소 알루미늄에 의해 달성된다.

상기 유리는 중량에 의한 ％로 ＞ 58％ 및 65％ 사이의 이산화 규소(SiO₂)를 함유한다. 낮은 함량에서는, 상기 화학적 저항이 손상되고, 높은 함량에서는 열팽창이 너무 낮고, 상기 유리의 결정화 경향이 증가한다. 선택형은 중량에 의한 ％로 64.5％의 최대 함량으로 주어진다.

상기 유리는 중량에 의한 ％로 ＞ 20％ 내지 25％의 산화 알루미늄(Al₂O₃)을 함유한다. 산화 알루미늄(Al₂O₃)은 가공 온도의 과도한 증가없이 그것의 열저항에 긍정적인 효과를 나타낸다. 낮은 함량에서, 상기 유리는 결정화에 더욱 민감해진다. 선택형은 산화 알루미늄(Al₂O₃)의 중량에 의한 ％로 최소 20.5％, 가장 바람직하게는 산화 알루미늄(Al₂O₃)의 중량에 의한 ％로 최소 21.5％로 주어진다. 선택형은 중량에 의한 ％로 24％의 최대 산화 알루미늄(Al₂O₃) 함량으로 주어진다.

산화 붕소(B₂O₃) 함량은 높은 유리 전이 온도(T_g)를 획득하기 위하여 중량에 의한 ％로 최대 11.5％에 한정된다. 더 높은 함량은 염산 용액에 대한 화학적 저항을 손상시킨다. 선택형은 산화 붕소(B₂O₃)의 중량에 의한 ％로 11％의 최대 함량으로 주어진다. 상기 유리가 우수한 용융성 및 우수한 결정 안정도를 갖는 것을 보장하기 위하여 상기 산화 붕소(B₂O₃) 함량은 중량에 의한 ％로 6％ 보다 더 높다.

필수적인 유리 성분은 상기 망상을 변경하는 알칼리 토금속 산화물이다. 특히, 이것의 레벨을 변화시킴으로써, 2.8 ×10^-6/K 및 3.6 ×10^-6/K 사이의 열팽창 계수 α_20/300가 획득된다. 개개 산화물은 이하 비율로 존재한다:

상기 유리는 중량에 의한 ％로 4％ 내지 ＜ 6.5％의 산화 바륨(BaO) 및 중량에 의한 ％로 ＞ 4.5％ 내지 8％의 산화 칼슘(CaO)을 포함한다. 이 두 성분의 다소 높은 레벨은 결정화 안정도 및 화학적 저항에 유리한 반면, 이 두 성분의 다소 낮은 함량은 저밀도 및 저가공 온도의 바람직한 특성에 긍정적인 효과를 가져온다.

또한, 상기 유리는 특히 중량에 의한 ％로 최소 0.5％의 산화 바륨(BaO)을 함유한다. 최대 산화 바륨(BaO) 함량은 중량에 의한 ％로 5.0％ 보다 작게 한정된다. 이것은 우수한 용융성을 보장하고 밀도를 낮게 유지시킨다.

또한, 상기 유리는 중량에 있어서 ＜ 4％에 달하는 상대적으로 무거운 알칼리 토금속 산화물인 산화 스트론튬(SrO)을 함유할 수 있다. 이러한 낮은 최대 함량의 상기 선택적 성분의 한정은 본질적으로 상기 유리의 저밀도 및 우수한 용융성에 유리하다. 결정화 안정도를 향상시키기 위해서는 특히, 중량에 의한 ％로 최소 0.2％의 량의 산화 스트론튬(SrO)이 존재하는 것이 바람직하다.

산화 바륨(BaO) 및 산화 스트론튬(SrO)은 상기 경우에서 충분한 결정화 안정도를 보장하기 위하여 중량에 의한 ％로 ＞ 3％이다.

상기 유리는 중량에 의한 ％로 2％에 달하는, 바람직하게는 중량에 의한 ％로 ＜ 2％의 산화 아연(ZnO)을 함유할 수 있다. 상기 망상 수정체인 산화 아연(ZnO)은 구조 분해 기능를 가지고, 열팽창에 있어서 상기 알칼리 토금속 산화물보다 더 적은 효과를 나타낸다. 상기 점도 특성 선에 대한 이것의 효과는 산화 붕소(B₂O₃)의 구것과 유사하다. 특히, 유동 공정에 의한 상기 유리의 가공의 경우에, 상기 산화 아연(ZnO) 레벨은 중량에 의한 ％로 최대 1.5％로 한정되는 것이 바람직하다. 더 높은 레벨은 증발 및 열간 성형 범위에서 차후에 일어나는 응결에 의해 형성될 수 있는 유리 표면상에서 원치 않는 산화 아연(ZnO)막의 위험을 증가시킬 수 있다.

상기 유리는 알칼리가 없다. "알칼리가 없다"는 용어는 여기서 비록 그것이 1000ppm 미만의 불순물을 함유할 수는 있다 하더라도 본질적으로 알칼리 금속 산화물이 없음을 의미한다.

상기 유리는 중량에 의한 ％로 2％에 달하는 이산화 지르코늄(ZrO₂)+이산화 티타늄(TiO₂)을 함유할 수 있고, 여기서 이산화 티타늄(TiO₂) 함량 및 이산화 지르코늄(ZrO₂)은 각각 중량에 의한 ％로 2％에 달할 수 있다. 유리하게도 이산화 지르코늄(ZrO₂)은 상기 유리의 열 저항을 증가시킨다. 그러나, 이것의 낮은 용해도 때문에, 이산화 지르코늄(ZrO₂)은 상기 유리내에서 소위 지르코늄 네스트(nests)인 이산화 지르코늄(ZrO₂)을 함유하는 용융 잔유물의 위험을 증가시킨다. 따라서, 이산화 지르코늄(ZrO₂)은 제외하는 것이 바람직하다. 지르코늄을 함유하는 트로프(trough) 물질의 부식으로부터 유래하는 낮은 이산화 지르코늄(ZrO₂) 함량은 문제가 되지 않는다. 유리하게도 이산화 티타늄(TiO₂)은 반전(solarization) 경향을 감소시킨다. 즉, 자외선-가시광선 복사선 때문에 가시광선 파장 영역내의 투과가 감소된다. 중량에 의한 ％로 2％ 이상의 함량에서는 사용되는 원료의 불순물의 결과로 낮은 레벨로 상기 유리에 존재하는 철이온(Fe³⁺)을 갖는 합성체 형성에 기인하여 색조가 발생할 수 있다.

상기 유리는 통상적인 양으로 종래의 정련제을 함유할 수 있다. 따라서, 중량에 의한 ％로 1.5％에 달하는 산화 비소(As₂O₃), 산화 안티몬(Sb₂O₃), 이산화 주석(SnO₂), 이산화 세륨(CeO₂), 염화 이온(Cl^-; 예를 들어 염화 바륨(BaCl₂)의 형태로), 플루오르 이온(F^-; 예를 들어 플루오르화 칼슘(CaF₂)의 형태로), 황산이온(SO₄ ^2-; 예를 들어 황산 바륨(BaSO₄)의 형태로)을 함유할 수 있다. 그러나, 상기 산화 비소(As₂O₃), 산화 안티몬(Sb₂O₃), 이산화 주석(SnO₂), 이산화 세륨(CeO₂), 염화 이온(Cl^-), 플루오르 이온(F^-) 및 황산 이온(SO₄ ^2-)의 함량 합은 중량에 의한 ％로 1.5％를 초과할 수 없다.

정련제인 산화 비소(As₂O₃) 및 산화 안티몬(Sb₂O₃)을 제외하는 경우에, 상기 유리는 인발 방법의 변형 뿐만 아니라 유동 방법에 의해 가공될 수 있다.

예를 들어, 용이한 회분(batch) 조제에 관하여, 이산화 지르코늄(ZrO₂) 및 이산화 주석(SnO₂)은 제외할 수 있는 것이 유리하고, 여전히 상술한 특성 프로필 특히, 높은 열 및 화학적 저항 및 낮은 결정화 경향을 갖는 유리를 얻을 수 있는 것이 유리하다.

실시예

유리는 피할수 없는 불순물은 별도로 하고, 본질적으로 알칼리가 없는 종래의 원료로부터 1620℃에서 백금/이리듐 도가니로(crucibles)에서 생성된다. 상기 용융물은 한시간 반동안 상기 온도에서 정제된 후, 전도적으로 가열된 백금 도가니로로 전달되며, 균질화를 위하여 30분동안 1550℃에서 휘저어진다.

표는 조성(산화물에 기초하여 중량에 의한 ％로) 및 가장 중요한 특성을 갖는 본 발명에 따른 유리의 11개의 실시예를 도시한다. 중량에 의한 ％로 0.3％의레벨의 상기 정련제인 이산화 주석(SnO₂)은 목록에 넣지 않는다. 특성은 이하와 같이 주어진다.

열팽창 계수 α_20/300[10^-6/K]

밀도[g/㎤]

DIN 52324에 따른 팽창성 유리의 전이 온도 T_g[℃]

10⁴dPas 의 점도에서의 온도(T4로 지시됨[℃])

Vogel-Fulcher-Tammann 방정식으로부터 산출되는 10²dPas 의 점도에서의 온도(T4로 지시됨[℃])

굴절률 n_d

95℃에서 24시간 동안 5％ 농도의 염산으로 처리한 후 전면적으로 닦여진 50㎜ ×50㎜ ×2㎜ 크기의 유리판으로부터의 무게 손실(물질 제거값)로서의 염산("HCl") 저항[mg/㎠]

23℃에서 20분 동안 10％ 농도의 NH₄F-HF로 처리한 후 전면적으로 닦여진 50㎜ ×50㎜ ×2㎜ 크기의 유리판으로부터의 무게 손실(물질 제거값)로서 완충제로 처리된 플루오르화 수소산에 대한 "BHF" 저항[mg/㎠]

표

실시예: 본 발명에 따른 유리의 조성(산화물을 기초로 하여 중량에 의한 ％로) 및 필수적인 특성

	1	2	3	4	5	6
SiO₂	59.0	58.5	58.5	60.0	58.5	60.7
B₂O₃	7.0	6.5	6.5	6.6	8.1	6.5
Al₂O₃	20.5	21.2	21.2	21.2	21.2	20.2
MgO	4.5	4.5	4.5	4.2	4.2	4.2
CaO	5.0	5.0	5.0	4.6	4.6	4.8
SrO	1.9	0.5	3.5	2.6	2.6	2.8
BaO	1.8	3.5	0.5	0.5	0.5	0.5
ZnO	-	-	-	-	-	-
α_20/30[10^-6/K]	3.44	3.42	3.55	3.31	3.33	3.37
[g/㎤]	2.50	2.52	2.52	2.48	2.48	2.48
T_g[℃]	741	747	742	749	738	745
T4[℃]	1279	1285	1263	1293	1276	1292
T2[℃]	1629	1632	1620	1648	1627	1650
n_d	1.526	1.528	1.528	1.524	1.524	1.523
HCl[mg/㎠]	0.88	0.76	n.m	n.m	n.m	0.68
BHF[mg/㎠]	0.66	0.65	0.73	0.67	0.67	0.65

n.m = 측정되지 않음

(표의 연속의 위해 다음 페이지 참조)

표의 연속:

	7	8	9	10	11
SiO₂	59.5	59.3	58.3	58.5	58.2
B₂O₃	7.5	6.1	6.1	6.5	7.2
Al₂O₃	20.2	20.2	20.2	22.8	20.9
MgO	4.2	6.0	6.0	4.1	4.1
CaO	4.8	4.8	4.8	4.6	6.0
SrO	2.8	2.8	2.8	0.2	0.2
BaO	0.5	0.5	0.5	3.0	3.1
ZnO	-	-	1.0	-	-
α_20/30[10^-6/K]	3.38	3.54	3.57	3.24	3.47
[g/㎤]	2.48	2.51	2.53	2.50	2.51
T_g[℃]	736	744	738	756	740
T4[℃]	1278	1271	1255	1298	1264
T2[℃]	1633	1617	1695	1647	1624
n_d	1.523	1.529	1.531	1.526	1.528
HCl[mg/㎠]	n.m	0.67	0.66	0.94	n.m
BHF[mg/㎠]	0.66	0.74	0.77	0.64	0.62

n.m = 측정되지 않음

실시예에서 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 상기 유리는 이하 유리한 특성을 갖는다.

2.8 ×10^-6/K 및 3.6 ×10^-6/K 사이의 열팽창 계수 α_20/300, 따라서 비결정질 규소 및 점점 증가하는 폴리 결정질 규소(Si)의 팽창 동작에 매치된다.

T_g＞ 700℃, 매우 높은 유리 전이 온도 즉, 높은 열저항, 이것은 생산의 결과로서 가장 낮은 가능한 압축(compaction) 및 기판으로서 유리의 사용에 있어서 비결정질 규소층으로의 코팅 및 차후에 일어나는 열처리를 위해 필수적이다.

＜ 2600 g/㎤, 낮은 밀도

최고 1350℃에서의 10⁴dPas의 점도에서의 온도 및 최고 1720℃에서의 10²dPas의 점도에서의 온도, 이것은 열간 성형 및 용융성에 관하여 적절한 점도 특성 선을 의미한다. 이 유리는 예를 들어, 마이크로 박판 하향 인발(down-draw), 상향 인발(up-draw) 또는 과잉 용융(overflow fusion) 방법과 및 바람직한 실시예로 상기 유리가 산화 비소(As₂O₃) 및 산화 안티몬(Sb₂O₃)이 없는 경우에는 상기 유동 공정과 같은 다양한 인발 방법에 의해 평판 유리로 생산될 수 있다.

높은 화학적 저항, 이것은 그 중에서도 특히 완충제로 처리된 플루오르화 수소산 용액에 대한 우수한 저항으로부터 명백한 것과 같이, 이것은 상기 유리를 평판 스크린의 생산에 사용되는 화학 약품에 대해 충분히 비활성이 되도록 한다.

n_d 1.531, 낮은 굴절률, 이 특성은 상기 유리의 높은 투과도를 위한 물리적 필요 조건이다.

상기 유리는 높은 열적 쇼크 저항 및 우수한 유리질 분리 안정도를 갖는다.

따라서, 상기 유리는 표시장치, 특히 TFT 표시장치 기술 및 특히 비결정질 및 박막 광기전 장치에 있어서 기판 유리로서의 사용에 매우 적절하다.

따라서, 상술한 본 발명에 따른 알칼리 없는 규산 붕소 알루미늄 유리는 높은 열저항, 유리한 가공 범위 및 우수한 유리질 분리 안정도를 가지고, 액정 표시장치용 유리 기판, 특히 TFT 표시장치용 및 박막 태양 전지용 유리 기판에서 강제되는 물리적 및 화학적 특성에 관한 복합적인 요구 프로필을 충족시키는 효과가 있다.

Claims

＞ 58％ 내지 65％의 이산화 규소(SiO₂), ＞ 6％ 내지 11.5％의 산화 붕소(B₂O₃), ＞ 20％ 내지 25％의 산화 알루미늄(Al₂O₃), 4％ 내지 ＜ 6.5％의 산화 마그네슘(MgO), ＞ 4.5％ 내지 8％의 산화 칼슘(CaO), 0％ 내지 ＜ 4％의 산화 스트론튬(SrO) 및 0.5％ 내지 ＜ 5％의 산화 바륨(BaO), 0％ 내지 2％의 산화 아연(ZnO)의 조성(산화물을 기초로 하여 중량에 의한 ％로)을 가지고, 여기서, 산화 스트론튬(SrO)+산화 바륨(BaO)의 함량은 중량에 의한 ％로 ＞ 3％인 규산 붕소 알루미늄 유리.
제 1 항에 있어서,

상기 유리는 중량에 의한 ％로 최소 20.5％, 바람직하게는 중량에 의한 ％로 21％보다 큰 산화 알루미늄(Al₂O₃)을 함유하는 것을 특징으로 하는 규산 붕소 알루미늄 유리.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 유리는 부가적으로 중량에 의한 ％로 0％ 내지 2％의 이산화 지르코늄(ZrO₂), 0％ 내지 2％의 이산화 티타늄(TiO₂), 0％ 내지 1.5％의 산화비소(As₂O₃), 0％ 내지 1.5％의 산화 안티몬(Sb₂O₃), 0％ 내지 1.5％의 이산화 주석(SnO₂), 0％ 내지 1.5％의 이산화 세륨(CeO₂), 0％ 내지 1.5％의 염화 이온(Cl^-), 0％ 내지 1.5％의 플루오르 이온(F^-), 0％ 내지 1.5％의 황산 이온(SO₄ ^2-)의 조성(산화물을 기초로 하여 중량에 의한 ％로)을 가지고, 여기서 이산화 지르코늄(ZrO₂)+이산화 티타늄(TiO₂)의 함량은 중량에 의한 ％로 0％ 내지 2％이고, 산화 비소(As₂O₃)+산화 안티몬(Sb₂O₃)+이산화 주석(SnO₂)+이산화 세륨(CeO₂)+염화 이온(Cl^-)+플루오르 이온(F^-)+황산 이온(SO₄ ^2-)의 함량은 중량에 의한 ％로 0％ 내지 1.5％인 것을 특징으로 하는 규산 붕소 알루미늄 유리.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,

상기 유리는 피할 수 없는 불순물을 별도로 하고 산화 비소 및 산화 안티몬이 없고, 유동 설비내에서 생산될 수 있는 것을 특징으로 하는 규산 붕소 알루미늄 유리.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 하나의 항에 있어서,

상기 유리는 2.8 ×10^-6/K 내지 3.6 ×10^-6/K의 열팽창 계수 α_20/300, ＞ 700℃의 유리 전이 온도(T_g) 및 ＜ 2.600 g/㎤의 밀도()를 갖는 것을 특징으로 하는 규산 붕소 알루미늄 유리.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 하나의 항에 있어서,

표시장치 기술에서 기판 유리로서의 상기 규산 붕소 알루미늄 유리의 사용.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 하나의 항에 있어서,

박막 광기전 장치에서 기판 유리로서의 상기 규산 붕소 알루미늄 유리의 사용.