TW200531950A - High strain point glasses - Google Patents

Description

200531950 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 ^本發明係關於Al2〇3-P2〇5-Si〇2玻璃，其特徵在於高應 變點，低熱膨脹係數及相當低密度。 “ 【先前技袍

^本發明材料為電子裝置最重要1叔之選擇對向。在製 造電子裝置例如液晶顯示器(LCDS)，太陽能電池，電子組g ，微電子組件等之處理過程包含在極高溫度下進行之步驟 例^主動陣列LCD採用主動裝置例如二極體或薄膜半導 體於每一圖素處，因而促使高對比及高反應速度。雖然許 多顯不。态裝置目前使用非晶質矽(a—Si)，其處理過程能夠 在450匸溫度下達成，多晶質-石夕(poly-Si)處理過程為優先 的。Poly-Si具有相當高驅動電流以及電子移動性因 高圖素反應_。更進-步，有可能使驗㈣以^ 現驅動線路直接地在玻璃基板上。加以對比，a—Si需要獨 十驅動器晶片，其必需使用集體線路包裝技術連結至顯示 器週邊。最有效p〇ly-Si處理方法之操作溫度至少為8〇(rc ，處理過程能夠促使p〇ly-Si薄膜形成，其具有極高電子移 動性(作為快速切換)以及極良好TFT均勻性於整個大面積 。邊製造處理過程通常包含使用提高溫度處理過程之連續 性儿積之薄膜圖案，其導致基板力σ熱至腦。c溫度範圍内。 熔融石夕f具有990-1001TC之相當高應變點，但是其熱膨脹 係數顯著地低於石夕之熱膨脹係數①TE為5xl(r7，c^ CTE 37xl〇 V°c)。 ’、 作為其他電子裝置，一般處理過程步驟包含需要高溫 基板以承讀理倾。最冑級電子製造冑要酿氧化物退 火以及摻雜劑活性化。這些處理過程發生於超過麵^溫 度下。 甚至於在單晶矽(X-Si)製造技術情況下，其採用鍵結 200531950 至紐之單晶薄膜，其需要高溫絲。單晶矽能夠作較大 電2動性社於糊p〇iy-Si所触。鍵結步驟通常需 要高溫以及閘極氧化物以及摻雜劑活性化步驟，如先前所 說明。 【發明内容】 玻璃存在一項需求，即(1)具有高應變點(>800。〇， (2)^L製造後並不需要昂貴的熱處理，⑶具有熱膨脹係數 十分接近於石夕熱膨脹係數，以及(4)能夠熔融於傳統溶融單 元中。除此，玻璃將優先地對可見光為透明的以及為化學 性耐久的。這些數項品質為製造平板齡ϋ各種產_如 m 平板顯示1，絲電池，越罩，細碟⑽域蜂及^ — 纖應，所需要的麵，其要求穩定性及耐高溫。 平板顯示器採用必需在在可見光及紫外線下為透明的 玻璃。必需採用玻璃片以製造矽層於玻璃表面上。初始地 ’塗覆石夕，為非晶質石夕(a—si)。該裝置製造需要溫度為不 大於350°c。適當的玻璃立即地可使用於這些條件下。 由a-Si發展為p〇ly-Si及x—Si作為塗膜材料已成為玻 璃基f反使用之主要挑戰。Poly-Si以及χ-Si塗膜需要600-l〇〇〇°C範圍内之相當高處理溫度。 本發明主要目的在於提供一種玻璃，其適合來製造 春 poly-Si或X-Si塗膜於其表面上。 另外一項目的在於製造出相當高應變點之玻璃以允 在800-900°c下處理。 、更進一步目的在於提高能夠以傳統處理過程加以熔融 ，以及其能夠提供應用高品質POiy—Si或χ—&薄膜之基板。 ^ 一目的在於提供電子裝置，特別是平板顯示器，以及 具有高品質poly-Si或X-Si薄膜於其表面上。’ 另目的在於提供由AI2O3-P2O5-Si〇2戶斤構成之新穎 的玻璃系列，以及選擇性地含有經選擇之硬化物例如驗金 第6 頁 200531950 屬，鹼土金屬，過度金屬氧化物，以及_系列之氧化物。 本發明部份係關於三元性礬土—磷化物-矽酸鹽玻璃， 其ΑΙΑ/Ρβ5莫耳比值為大於丨，應變點為超過8〇〇°C，熔融 溫度為1650 C或較小，水白清澈性，以及熱膨脹係數為5-40 xl(TV〇C。 本發明更進一步係關於電子裝置，其具有p〇ly-Si薄膜 於透明玻璃基板上，基板為釁土—填石夕酸鹽玻璃，其Al2〇3/ P2O5之莫耳比值為大於丨，應變點為超過，以及熱膨脹 係數為 5-40x10,。 【實施方式】 百分比表示包含： 55-80% Si〇2，12-30% Al2〇3，2-15% P2〇5，0-15% RO。 一些助融劑(改良氧化物)能夠加入至配料以產生所需 要之特性。 雖然這些助融劑應變點通常比原始玻璃低，其通常必 系作為下列用途:提南熱膨服係氣降低液相線溫度，達到 始實之應變點，在特定波長下吸收，容易溶融，改良密度，或 改良耐久性。特定氧化物對玻璃之物理及化學特性的影響 為已知$。助融劑可加入數量可高達15%或受溶解度限制 。改良氧化物能夠由鹼金屬，鹼土金屬，過度金屬及鑭系氧 化物選取出。特定範例包含:Y2〇3，Zr〇2，削2, MgO，

Ca〇, BaO, AS2〇3, Sn〇2, LiA La2〇3, Ge〇2, GaA，

Sb2〇3, Na2〇, K2O, RbzO, CsA BeO, SC2O3, Ti〇2? _5, TaA，ZnO, CdO, PbO, BiA，_3, LuA及 /或β2〇3° 在本發明中 R為Mg，Ca，Y，Sr，Zr，Hf，As,

Sn二Li, La，Ge，Ga，Sb或任何其他符合上述適當改良劑 之定義。 這些玻璃具有下列特性： 200531950 應變點> 800X： 熱膨脹係數> 8χ1(Γ7/Χ： 熔融點< 1650°C 岔度 >2. 3 g/αη2 優先實施例具有組成份，以配料氧化物莫耳百分比表 示包含:60-70%Si〇2，15-25%Al2〇3，5-10%P2〇5，<7〇/0 R0〇 底下表I及II顯示出本發明範圍内之數種組成份，其以 配料氧化物莫耳百分比表示。實際配料成份可包含任何材 料，氧化物或其他化合物，其與其他原料熔融在一起時將轉 變呈適當比例之所需要氧化物。 配料成份為化合的，完全地攪拌混合在一起以有助於 產生均勻的熔融物，以及注入至鉑掛禍中。將蓋子放置於 其上面後，坩堝移入至操作於1600_165(rc溫度之高溫爐内 。坩堝在16小時後移出以及所形成熔融物鑄造於鋼模内。 玻璃小塊再由鑄模中移出以及放置於溫度為玻璃退火點（ 大約900 C)之退火高溫爐内。玻璃再由退火高溫爐移出以 及使其冷卻。 表I及II亦列出依據玻璃業界傳統技術測定出之數項 物理特性及化學特性之量測值。在0—30(rc範圍内線性熱、 %脹係數以xlO / C表示以及由dilometry決定出；軟化點 以。C表示以及由光束完全黏滯儀決定出。在Ηα中耐久性 ，由在浸潰於295°C之5%重量比HC1水溶液24小時後量測重 量損失(mg/cm2)而決定出。液相線溫度使用標準梯度高溫 爐測試量測出。熔融溫度為玻璃呈現出3〇〇泊黏滞性^溫 度。 酿 如表中觀察到，並非對所有組成份測試。 200531950 表1

表II 系列 891 891 891 891 891 891 891 891 編號 HTS HTB HTP HVP HTU HZC HXA IAL Si02 65.6 70 65.6 62.1 65.6 68 65 65 AI2O3 21.8 18 21.9 20.7 21.8 19 22 22 P2O5 7.6 7 7.6 7.2 7.6 8 8 8 Y2O3 2.5 2.5 2.5 2.5 Zr02 2.5 3.5 2.5 2.5 2.5 MgO 1.5 Ba〇 5 10 La2〇3 2.5 2.5 mm°〇) 1139 1181 1160 1111 1135 酿(。C.) 870 885 879 900 886 臟故。c_) 846 824 829 851 837 麵 ft〇C·) 1650 CTErt^oo (x10_7/°C.) 18.2 14.2 20.6 34.3 19.6 18.4 16.8 16.8 液_酿 (〇C.) 1450 1525 1460

系列 891 891 891 891 891 891 891 891 編號 HIM HIN HIP HIQ HIS HIT HJB HOE Si〇2 71 71 70 70 69 69 68 70 八丨2〇3 21 22 22 23 22 23 24 18 P2〇5 8 7 8 7 9 8 8 7 Y2〇3 Z1O2 5 mm (°c.) 1197 1178 1203 1185 腿(。C·) 911 922 911 917 927 920 912 臟 ft〇C.) 865 864 860 857 mmKoc) CTErt^oo (x10'7/°C.) 9.9 10.1 8.6 10.1 12.5 密度(g/cm2) 2.325 2.347 2.337 2.353 2.326 2.35 uvmit酿 λ (nm) 332 330 337 333 耐久性 (mg/cm2) 0.49 0.5 撤率 I486 1.491 1.487 1.492 1.485 1.491 第 9 頁 200531950 應變點為些微地低於熔融石夕石溫度。不過，其實質上 高於可利用傳統熔融之玻璃，以及十分適合於其所需要之 目的。人們了解三相氧化物之玻璃轉變溫度全部大於9〇〇 °C，其因而顯示應變點全部大於85〇°c。 一些組成份之液相線溫度為低於15〇〇°C。優先組成份 (891 HZC)液相線溫度為i45〇°C。 圖1為曲線圖，其顯示出在廣泛溫度範圍内優先組成份 (891 HZC)之黏滯性。 夂們了解玻璃之低熱膨脹性使其適合作為需要耐火性 及熱衝擊抵抗性之良好選擇。 · 本發明玻璃使用作為支撐薄膜石夕之基板，其必需利用 障壁層塗覆表面，其將保護矽避免被玻璃污染。該障壁層 為一般業界所熟知。適當障壁層範例包含石夕石及氮化石夕。 在其他應用中，其有益於玻璃著色。添加過度金屬氧 化物已知作為添加色彩至玻璃。例如少量鈷已知對玻璃產 生藍色或灰色。 雖然本發明已對有限數個實施例加以說明，熟知此技 術者將由所揭示内容受益以及能夠設計出其他實施例而並 不會偏離本發明之内容。本發明範圍由下列申請專利範圍 馨 界定出。 【圖式簡單說明】 第一圖顯示出顯現出本發明優先組成份之黏滯係數曲 線0 第1〇 頁

Claims (1)

1. 200531950 十、申請專利範圍： 1· 一種玻璃組成份，其以配料氧化物莫耳百分比表示包含： 55-80% Si〇2，12-30% Al2〇3，2-15% PA。 · 2·依據申請專利範圍第丨項之玻璃組成份，其中組成份包含 50-70% Si〇2，15-25% Al2〇3,及 5-10% Ρ2〇5。 3· ^據申請專利範圍第}項之玻璃組成份，其中玻璃在〇至 300 C溫度範圍内之線性熱膨脹係數5—4〇xl〇-yc。 4·依據申請專利範圍第！項之玻璃組成份，其中玻璃熔融溫 度為小於1650°C。 5·依據申明專利乾圍第1項之玻璃組成份，其中玻璃應變點 為大於800〇C 〇 6·依據申明專利範圍第1項之玻璃組成份，其中玻璃應變點 為大於850°C。 〜 7·依據申請專利範圍第1項之玻璃組成份，其中更進一步包 含改良氧化物。 8·依據申請專利範圍第7項之玻璃組成份，其中包含至少一 種改良氧化物，該氧化物由YA，Zr〇2, Hf〇2, MgO, CaO， BaO，AS2O3，Sn〇2，Li2〇，La2〇3，Ge〇2，Ga2〇3，Sb2〇3， NaA K2O, RbA CsA BeO，Sc2〇3, Ti〇2,漏5， Ta2〇5, ZnO, CdO, PbO, Bi2〇3, G(M)3, Lu2〇3及/或 B2〇3 種類遥取出，其總含量不超過15%莫耳比。 9·依據申請專利範圍第1項之玻璃組成份，其中包含至少一 種改良氧化物，該氧化物由Y2〇3，Zr〇2，Hf〇2, MgO，CaO， Ba〇，AS2O3，Sn〇2，LiA LaA，Ge〇2，GaA，Sb2〇3， 恥2〇，K2O，動，CS2O，BeO, Sc2〇3，Ti〇2，祕， TaA，ZnO, CdO, PbO, Bi2〇3, Gd2〇3, Lu2〇3及/或 BA 種類選取出，其總含量不超過7%莫耳比。 瓜依據申請專利範圍第1項之玻璃組成份，其中玻璃密度 為大於2· 2g/cm3。 200531950 11·依據申請專利範圍第1項之玻璃組成份，其中玻璃轉變 溫度為大於85(TC。 12·依據申請專利範圍第1項之玻璃組成份，其中玻璃轉變 溫度為大於900°C。 13· —種礬土鱗石夕酸鹽玻璃，其呈現出密度為小於2. 5g/cm3 以及應變點大於800°C，玻璃以配料氧化物莫耳百分比表示 包含:55-80% Si〇2，12-30% Al2〇3，2-15% PA。 14·依據申請專利範圍第13項之玻璃，其中玻璃呈現出熔融 溫度為小於或等於1650°C，水白清澈性，以及熱膨脹係數為 8-40x1 〇_7/°C。 15· —種電子顯示器裝置之玻璃基板，其由下列組成份所構 成，由以配料氧化物莫耳百分比表示包含:55-80% Si〇2， 12-30% AI2O3，2-15% P2O5。 16·依據申請專利範圍第14項之玻璃基板，其中玻璃基板為 透明的。 17·依據申請專利範圍第14項之玻璃基板，其中組成份包含 50-70% Si〇2，15-25% Al2〇3,及 5-10% P2〇5。 第12 頁