TW200800828A - Aluminoborosilicate glass - Google Patents
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Description
200800828 (1) 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明關於一種具有特別低的密度及高比彈性模量之 矽酸硼鋁玻璃,及此種玻璃之有利用途。 【先前技術】 LCD顯示器正逐增地廣泛分佈,不僅作爲電腦螢幕而 φ 且作爲大形平面螢幕。TFT-LCD顯示器(主動矩陣薄膜電 晶體LCD),特別地,具有低功率消耗且因此用在許多應 用中,例如筆記型電腦、平面螢幕、數位相機及類似者 中。於每一應用例中,顯示器基板通常係由玻璃板組成。 此等基板必須符合高標準。除了高熱震盪抗性及對於 在平面螢幕製造中所用侵蝕性化學品有良好的抗性之外, 該等玻璃亦應具有寬光譜範圍(VIS,UV)、高透明性、及低 密度以節省重量。再者,使用彼等作爲積體半導體電路之 φ 基板材料,如在TFT顯示器中者,要求彼等對矽薄膜材 料具有熱適性。當經由高於700°C的溫度之高溫處理,或 經由 CVD製程中之直接沉積,產生大量結晶狀的矽層 時,可能的話,就必須要求基板具有低於3.2 · 1(Γό/Κ之 低熱膨脹係數。對於顯示器及光伏打(photovoltaics)技術 中的應用之另一條件爲不含鹼金屬離子。得自與製法有關 的因素之低於1 〇〇〇 ppm的氧化鈉濃度對因Na +擴散進入 半導體層中所導致的“中毒”作用而言,仍然是可耐受的。 不過,對用於大形顯示器而言,特別必要者爲基板具 -5- 200800828 (2) 有高彈性模量、低密度與高比彈性模量。 也需要者爲,適合的玻璃可用成本效益方式及以足夠 的品質等級(無氣泡、結節、或包含物)商業生產,例如在 浮製玻璃工廠或用下弓丨(down-draw)程序中製造。具低表 面波紋之薄(<1毫米)的無條紋基板之抽拉製程,特別地, 要求該玻璃具有高脫玻化(devitrification)穩定性。在製程 中,爲了抗衡基板對半導體微結構之任何不利壓緊,特別 φ 是在TFT顯示器的情況中,該玻璃亦需要具有適合的溫 度相關黏度曲線。此意指,只要考慮到其熱製程及形式穩 定性,其就必須具有不太高的在熔化及製程範圍中的黏 度,但也要具有足夠高的轉變溫度,即Tg 2700 °C。 先前技藝中述及特別用於顯示器諸如LCD及TFT-LCD之許多種玻璃。 從WO 02/06083 1得知多種無鹼金屬矽酸硼鋁玻璃, 其在某些例中具有低於2 · 4克/立方公分的相對地低密 φ 度,但總低於30 GPa · cm3 · g·1之比彈性模量。 從DE 1 00 00 836 A1也得知其他無鹼金屬矽酸硼鋁 玻璃,但此等全部具有大於2·4克/立方公分之密度,其 在可攜帶式應用中,特別者,諸如筆記型電腦中,係經認 爲不利者。 從US 6,5 3 7,93 7 Β1也得知用於此等應用且具有高彈 性模量及高比彈性模量之多種無鹼金屬矽酸硼鋁玻璃。 不過,在所有情況中,此等玻璃之轉變溫度皆低於 700°C,其經認爲係不利者。 200800828 (3) 從 US 5,851,93 9 ; US 6,060,168 ; DE 1 00 64 804 A1 ; US 6,3 1 9,867 B1 ; EP 0 672 629 A2 ; DE 1 96 8 0 967 T1 ; JP 2 0 04-9 1 244 A ;及從 JP 0 8-29 5 5 3 0 A 也得知類似 類型之其他玻璃。 不過,此等全部都不符合在開頭處所提及的要求。 【發明內容】 本發明之目的因此爲提供一種具有儘可能低的密度以 及高比彈性模量之無鹼金屬矽酸硼鋁玻璃,且其特別適合 用於顯示器,特別者,諸如LCD顯示器之製造中。 此目的係經由一種具有低於2.40克/立方公分的密度 和大於30 GPa · cm3 · g·1的比彈性模量且包括下列組份 (單位:重量%)之矽酸硼鋁玻璃而完成: 58-70 12-20 5-15 0-<6 2-12 0.1-5 0-1 0-2,
Si02
Al2〇3 B 2 Ο 3 MgO CaO BaO S η O 2 A S2 0 3 該玻璃,除了來自隨機雜質之外,不含Sr0及且不含 200800828 (4) 鹼金屬氧化物。較佳者,除了來自隨機雜質之外,該玻璃 不含其他組份。 業經發現者,在同時不含氧化緦之下,經由添加氧化 鋇,一方面可達到非常低的密度,且另一方面,可得到高 比彈性模量。也可滿足針對黏度曲線及高轉變溫度之特別 要求。 令人驚訝者,儘管含有氧化鋇,仍得到低於2.4克/ φ 立方公分的低密度,因而有助於達到高彈性模量及高比彈 性模量。 在本發明之一較佳發展中,氧化鈣含量係低於6重量 %,但至少是4重量%。 氧化鎂含量較佳者爲高於〇 . 5 %,因爲此同樣地可增 加彈性模量。經由MgO之添加亦可增加可熔化性,其中 玻璃在104 dP as之黏度(稱爲VA)可經由較高的氧化鎂澹 度予以降低。 • 不過,該氧化鎂含量應不超過6重量%。 根據本發明之另一發展,該B2〇3含量係低於14重量 % 〇 由於該玻璃較佳者爲不含氧化緦且不含鹼金屬氧化 物,因此該氧化緦含量應低於〇· 1重量%且較佳者低於 0.02重量%。該鹼金屬氧化物含量較佳者爲低於〇·1重量 %且較佳者爲低於0.02重量%。 根據本發明之玻璃較佳者爲具有大於31 GPa · cm3 • g -1且較佳者爲大於3 2 G P a · c m3 · g」之比彈性模量。 200800828 (5) 此外,根據本發明之玻璃較佳者爲具有大於 71 GPa,較佳者大於73 GPa之彈性模量,且特別較佳者爲 該彈性模量係大於75 GPa。 根據本發明之玻璃在1 〇4 dPas的黏度溫度較佳者爲低 於1 320t:,且在1〇2 dPas的黏度溫度較佳者爲低於 1 690〇C。 根據本發明之玻璃較佳地全部都具有至少700 °C之轉 Φ 變溫度Tg。 根據本發明之玻璃較佳地適合作爲玻璃基板,特別是 用於OLED、AMOLED (主動矩陣OLED)、FED (場發射顯 示器)、SED (表面發射顯示器),作爲濾色器玻璃,特別 是作爲彩色濾色器玻璃,或作爲彩色玻璃。 根據本發明之玻璃也適合用於LCD-TFT顯示器,特 別者,用於非自發射性系統的平面螢幕顯示器之具有背光: 之顯示器,特別者用作爲FFL (平面螢光燈)之平面玻璃, • 特別是用於具有外電極之EEFL (外電極螢光燈)系統。 在此範疇之內,該玻璃的介電性質具有特別重要性。 根據本發明之玻璃具有低tanS/s1商數(介電消耗角度/介電 常數)。 根據本發明之玻璃較佳者係經由浮製(float)法製造。 根據本發明之玻璃亦適合用於使用下引法且特別者使用溢 流融合(overflow fusion)法之製造方法中。 不證自明者,上面所提及將在下面解釋的本發明特點 不僅於每一情況中以所指明的組合應用,而且也可用其他 -9 - 200800828 (6) 的組合或個別地應用。 其他特徵和優點可從下面較佳具體實例之說明導出。 【實施方式】 根據本發明之玻璃較佳的具有下列組成(單位:重量 %):
Si02 5 8-65 Al2〇3 15-18 B 2 0 3 8-12 MgO 0.5-5 CaO 4-<6 BaO 0.1-2 S π 0 2 0-1 A S 2 〇 3 0-2 ° 表1顯示出根據本發明之玻璃(實施例1)之組成及其 特性性質。表1亦顯示出,作爲比較實施例V1者,一種 不屬於本發明之玻璃,其不含氧化鋇且取代地含有氧化 緦。經發現,雖然此比較實施例v 1具有低於2.4克/立方 公分的密度,但其比彈性模量低於30 GPa · cm3 · g·1。 根據本發明之玻璃具有〗·〇重量%之氧化鋇含量,不 含氧化緦(和鹼金屬氧化物)且具有大於3 0 G ρ a · c m 3 · g _1 的比彈性模量,及低於2.4克/立方公分的密度。另外, -10- 200800828 (7) 且在玻 )2 dPas 膨脹係 根據本發明之玻璃的轉變溫度Tg係超過7 1 0°C, 璃黏度爲1〇4 dPaS時的溫度係低於i 320°C,且1 的黏度溫度係低於16701:。其在3.11· 1 (Γ6/Κ的熱 數亦在較佳範圍中。 表1 實施例 1 VI 組成(重量%) Si02 63.40 63.7 AI2O3 16.90 16.1 B2O3 9.90 10.3 MgO 2.80 0.2 CaO 5.90 7.8 BaO 1.00 - Sn〇2 0.20 鑛 As2〇3 • 1.1 a (l〇-6/K) (20-300〇C) 3.11 3.21 Tg(°C) 719 716 K(kg · m·3) 2394 2367 T4(°C,在 104dPas) 1312 1330 T2(°C,在 102dPas) 1678 1717 彈性模量(Gpa) 79 70 比彈性模量 (GPa · cm3 · g·】) 33.0 29.4
Claims (1)
- 200800828 (1) 十、申請專利範圍 1 · 一種矽酸硼鋁玻璃’其具有低於2 · 4 0克/立方公 分的密度和大於30 GPa · cm3 · g·1的比彈性模量,其包含 下列組份(單位:重量%): Si02 5 8-70 a1203 12-20 B 2 0 3 5-15 MgO 0-9 CaO 2-12 BaO 0.1-5 S Π〇2 0-1 A S 2 0 3 〇·2,其中該玻璃,除了來自隨機雜質之外,不含Sr〇且不 含驗金屬氧化物。 2 ·如申請專利範圍第1項之矽酸硼鋁玻璃,其中該 CaO含量係低於6重量%。 3.如申請專利範圍第2項之矽酸硼鋁玻璃,其中該 CaO含量係至少4重量%。 4 ·如申請專利範圍第3項之矽酸硼鋁玻璃,其中該 MgO含量係低於6重量%。 5 ·如申請專利範圍第4項之矽酸硼鋁玻璃,其中該 MgO含量係高於0.5重量%。 -12- 200800828 (2) 6 ·如申請專利範圍第5項之矽酸硼鋁玻璃,其中該 B 2 〇 3含量係低於1 4重量%。 7 ·如申請專利範圍第6項之矽酸硼鋁玻璃,其中該 SrO含量係低於0.1重量%,較佳者低於0.02重量%。 8 ·如申請專利範圍第7項之矽酸硼鋁玻璃,其中該 鹼金屬氧化物含量係低於0.1重量%,較佳者低於0.02重 量%。 φ 9·如申請專利範圍第8項之矽酸硼鋁玻璃,其中該 比彈性模量係大於 3 1 G P a · c m3 · g -1,較佳者大於 3 2 GP a · cm3 · g-1。 1 〇·如申請專利範圍第9項之矽酸硼鋁玻璃,其中該 彈性模量係大於71 GPa,較佳者大於73 GPa,且更佳者 大於75 GPa。 π .如申請專利範圍第1 0項之矽酸硼鋁玻璃,其具 有在104 dPas低於1 320°c的黏度溫度。 φ 1 2.如申請專利範圍第1 1項之矽酸硼鋁玻璃,其具 有在102 dPas低於1 67 0°C的黏度溫度。 1 3 ·如申請專利範圍第1 2項之矽酸硼鋁玻璃,其具 有至少700°C的轉變溫度Tg。 1 4 · 一種如申請專利範圍第1至1 3項中任一項之矽 酸硼鋁玻璃作爲玻璃基板之用途,特別是用於濾色器、 0LED、AM0LED (主動矩陣 0LED)、FED (場發射顯示 器)、SED (表面發射顯示器),作爲濾色器玻璃,特別是 作爲彩色濾色器玻璃,或作爲彩色玻璃。 -13- 200800828 (3) 1 5 .如申請專利範圍第1 4項之: 途,其係用於LCD-TFT顯示器,用於 平面螢幕顯示器之具有背光之顯示器 (平面螢光燈)之平面玻璃Flachglas,特 極之EEFL (外電極螢光燈)系統。 夕酸硼鋁玻璃之用 非自發射性系統的 ,特別是用爲FFL 別是用於具有外電-14- 200800828 七、指定代表圖: (一) 、本案指定代表圖為:無 (二) 、本代表圖之元件代表符號簡單說明:無八、本案若有化學式時,請揭示最能顯示發明特徵的化學 式:無
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