TW203595B - - Google Patents

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五、發明説明（U 發明背景： 玻璃被選擇作為液晶顯示器中之基板是基於下列理由 :(1)其為透明的；（2)在顯示器生産過程中其能夠承 .受許多情況下之化學及物理條件；以及 （3)其能夠以合 理價格製成薄Η狀並同時能夠精確地控制其尺寸。液晶顯 示器為有被動性顯示器，該顯示器需要外界之光源加以照 明。其能夠被製成為區段式顯示器或為兩個基本陣列型態 中之一。兩種陣列型式之基板要求並不相同。第一種型式 為本質性定址陣列，視液晶材料起始恃性決定。第二種型 式為非本質性陣列或動態定址陣列，在其中一陣列之二極 管、金屬-絶緣體-金屬組件，或薄膜電晶體（TFT)對每一 圖素提供一個電子開關。不過在兩個型式中，二片玻璃將 構成顯示器之結構。 經濟部中央榀準局εχ工消费合作社印製 本質性定址液晶顯示器製造時採用薄膜沉積，其操作 溫度約為350勺，接箸再以光刻法形成所鼐要之樣式。由 於處理過程中需要低溫之要求，矽酸納鈣玻璃中具有一層 矽石保護層在其中以防止納離子之遷移，該玻璃已被廣泛 地被使用作為基板。本質性定址液晶顯示器高性能款式具 有另外一値基板，該基板要求極高度精密之平整性。其需 要將使用於該顯示器中矽酸納鈣玻璃加以研磨成光滑。另 外，Corning公司編號為17059玻璃為硼礬土矽酸銪玻璃由 紐約州康寧公司所生産，該玻璃能夠精確地製成Η狀而不 需要表面磨光，其傜使用DockertY之美國第3338696號及 Dockerty之美國第3682609號專利所說明之向下熔合管件 本紙5民尺度边用中0]围家你iMCNS) 炽格（21〇χ2ί)7公迚) 203595 Λ (] _______Π (i 五、發明説明（2) 4 非本質性定址液晶顯示器能夠被區分為兩種：第一種 為金靥-絶緣體-金屬或非晶質矽（a- Si) 元件；以及第 二種為多晶質矽（poly— Si>元件。由多晶質矽所製成之 元件基本上是在較高溫度下製造而高於a— Si薄膜電晶體 使用之製造溫度。這些溫度需要使用應變點溫度較高之玻 璃以及Corning Code 7059玻璃以防止在製迪過程時Η狀 玻璃之受熱變形。 玻璃應變點溫度較低，其尺寸變化則較大。實際上解 決該間題之一項方法為在成形過程後卽將Μ狀玻璃退火。 一項較為經濟解決該問題之方法為形成具有較高之應變點 之玻璃使其在溫度為600*0製造過程時而能使尺寸之變化 減為最小。 薄膜電晶體到由玻璃基板納離子移遷之污染為製造過 程中主要受到關切之問題。該問題導致使用一塗靥於基板 玻璃上以提供作為一屏蔽層以防止鹼金屬之移遷。 經濟部中央#準局Εί工消费合作社印製 因此本發明目標在於發明出玻璃之組成份而可使用作 為採用poly-si薄膜電晶體液晶顯示器之基板，而玻璃組 成份基本上並無龄金屬氣化物，而使其在顯示器製造處理 過程中化學性為相當穩定，並使其應變點溫度高於625Ό ,以及最重要的是使其在先前所提及下向融合管件法中精 密形成薄Η玻璃時與白金以及高溫度耐火陶瓷材料相接觸 而能具有長期之穩定性而不會有析晶現象。 發明大要： 如先前所説明，本發明之玻璃必需滿足最重要之要求 本紙張尺度逍用中明01家榀率（c N S) Τ 4规格（2丨0 X 2 9 7公龙） 203595

Λ G Π G 五、發明説明（3) 為該玻璃於長時間與白金與高溫耐火陶瓷材料接觸時能夠 滿足防止析晶現象之形成，而在該情況中玻璃具有之黏滯 係數為1〇4 — 1〇6泊（poise)。使用融合管件作玻璃片之 抽拉並無法使傳統性玻璃物體成型之壓製過程能有非常快 速淬火處理。由於非常特殊之處理特性，融熔玻璃需保持 與融熔構件之耐火性組件接觸30天。 在實驗室中評估在現在狀況抽拉片狀玻璃過程中玻璃 析晶情況為非常因難的。使用液態之置測作為第一近似值 。不過實際上由於實驗室所使用之方法，所作的量测並非 真正之液態狀。因此，量測技術包含將被壓碎之玻璃於置 於白金挑料環，該挑料環再放入一具有溫度梯度之高溫爐 中，該高溫爐具有一溫度分布而在溫度範圍内，而液態玻 璃將通過而加以放置。在經過24小時後，挑料環將由高溫 爐移出並使其冷卻，而後將玻璃由挑料環移去，並由該玻 璃製作出薄Η ,並將該細薄Η以顯撤鏡加以檢視。能觀測 到結晶之最高溫度霈加以量測。該液化溫度下之黏滯係數 提供第一個推估以決定恃殊之玻璃是否接近可接受之程度 0 經濟部中央梂準局EC工消赀合作社印$1 使用向下融合管件法而製造玻璃片之臨界黏滯係數大 約為1一 3Χ 105泊。因此，為較能夠評估使用該方法製造 玻璃之析晶傾向，一Η固態的玻璃被加熱至高於液化之溫 度，其在與白金或高度耐火陶瓷材料例如礬土、鉻石接觸 時進行，該材料視融合管件材料最適合某一玻璃組成份而 決定。而後融熔玻璃被冷卻至某一黏滯係數而在玻璃形成 本紙张尺度边用中Β1 Η家標iM c N S) f Ί规格（210 X 2 9 7公及） 203595

五、發明説明（4) 之範圍内以及在該溫度下被保持固定7天。該試樣而後再 以目視檢測是否有結晶之存在。由於本發明玻璃恃別件為 使用於向下融合管件法以製成片狀，玻璃在液化溫度下該 組份具有之黏滯偽數為大於1.5X 105泊。 康寧7059玻璃基本上包含25%氣化纟目，10%三氣化二 鋁，15%氣化二波及50%二氣化矽，其以氣化物重量百分 比表示，該玻璃應變點溫度為6391C及線性熱膨漲偽數 （ 25它〜3001C)為46Χ10_7/Τ。由於其不含_金屬氣化 物以及其使用向下融合管件法製造玻璃薄Η,康寧7059玻 璃已廣泛使用作為非晶質矽組件之基板。為了發明出使用 於多晶質矽組件中，一些研究計劃已開始以開發出一些玻 璃而使其具有高應變點溫度以及其他優於康寧7059玻璃之 特性，例如能夠使其應用於液晶顯示器之基板，而其使用 多晶質矽薄膜電晶體。 經济部中央楳準局CX工消赀合作社印51 由上述研究結果發現一条列礬土矽酸锶玻璃.其具有退 火點及應變點溫度大體上高於Cornig Code 7059玻璃之退火 點及應變點。因此本發明玻璃應變點溫度高於675^0，退 火點溫度高於725TC以及主要由15- 26%氣化锶，6- 10% 三氣化二鋁，以及65- 75%二氣化矽所構成，其以氣化物 奠耳百分比表示。各個組成份維持在所提及名範圍為必需 的以確保玻璃具有所需要之特性。例如過多之二氣化矽將 使玻璃過於黏滯性，過多之三氣化二鋁將過於提高液化溫 度，以及過多的氣化锶將使應變點溫度降為太低。含有少 置的氣化鋇、氣化鈣以及三氣化二硼將有助益於改善本發 本紙张尺度边汛中Β Η家你苹（CNS) ΤΊ规格)

Λ (5 Η G 203595 五、發明説明（歹） 明玻璃之某些物理持性。例如，高逹總量10%之氣化纟貝及 /或氣化鈣將降低液化點溫度以及高達5%三氣化二硼將 有肋益於改菩玻璃之熔化性。不過這些成份及其他額外之 添加成份之總含量不得超過12%以防止對玻逋特性有負面之 影繼。 一項極難得之發現傺導致於研究中需要将氣化鎂由玻 璃組成份中加以去除。人們觀察到矽酸鎂在高溫度下由玻 璃中沉澱出，該溫度高於其他矽酸鹼土金屬結晶狀態，因 而會影遒而導致增加晶體之成長。因此，本發明之玻璃組 成份基本上不含齡金屬氣化物以防止鹼金屬離子變遷，同 時不含氣化鎂；即實質上不含鹼金屬或鎂之材料被使用於 整批原料組成份中。 經濟部屮央榀準局β工消赀合作社印製 (加11化3叫11,叶.）之美國第4,634,684號專利掲示出 一些玻璃以作為平板顯示器之基板，這些玻璃基本上由9_ 12%氣化锶，9一 12%三氣化二鋁，以及77了 82^1氣化矽 ,其以莫耳百分比表示。顯然，這些玻璃較本發明之玻璃 含有較少之氣化锶以及較多之二氣化矽。該專利之玻璃具 有之退火點至少為85010 ,因此大大地能推_其使用為多 矽薄膜電晶體顯示器之基板。不過非常不幸地，這些玻璃 之整批原料所需要之融化溫度大約為1800¾，因而使其無 法經濟地實施於目前商業化之玻璃融熔設備中。 因此本發明之玻璃特別具有應變點溫度高於675T. 同時能使其融熔溫度不超過1600t：,因而能使其被融熔 於目前商業化玻璃融熔設備中。其液化溫度範圍為界於11 本紙張尺度边中W國家ifMCNS) Τ4规格（210x297公及） 203595

Λ G H G 五、發明説明（έ) 經濟部中央梂準局β工消费合作社印级 00- 1325t：範圍間以及熱膨漲係度（25- 300Χ：)界於45 -62X 10_7/ c 範圍間。 本發明優先使用之玻璃組成份主要由下列成份所構成 ，並以莫耳百分比表示： S1O2 65-75 CaO及 /或 BaO 0-10 AI2O3 6-10 B2O3 0-5 SrO 15-26 [CaO及 /或 BaO]+B2〇3 0-12 實際上不可能以數學方式精確地將奠耳百分比變為重 量百分比，下列組成份之含量為本發明之玻璃組成份而以 重量百分比表示 S1O2 50-65 CaO及 /或 BaO 0-12 AI2O3 8-15 B2O3 0-5 SrO 22-38 . [CaO及 /或 BaO]+B2〇3 0-14 先前技術： 除了美國第4634684號專利外，先前技術包含美國第 4180618、4634683、4824808號專利以及 Kh. Sh. Iskhakov "Region of Glass Formation in a Strontium Oxide-Silicon Dioxide System", Uzb. Khim. Zh. 15 [1], 10-12 (1971); Kh. Sh. Iskhakov in "Properties of Glasses in the Strontia-Alumina-Silica System", Uzb. Khim. Zh. 15 [2], 79-81 (1971);及 G. I. Zhuravlev, A. I. Kugnetsov, T. I. Semenova, and N. G. Suikovskaya Glass, USSR SU870,365, January 7, 1984文獻。 實施例說明： in 先 IV.) in 背 而 之 :¾ 卞jn ι'ί- 艰 木 ίϊ 本紙張尺度边用中H S家標率（CNS广丨Μ炽怙（210 X 2(J7公歧） 203595 五、發明説明（7) 表I列出一些玻璃組成份，以氣化物重量百分比表示 ，並顯示出本發明之組成份參數。各個成份之和非常接近 100,在實際應用上該數字將視為重量百分比。每枇原料 構成時能夠包含任何材料，可為氣化物或為其他之化合物 ,當其與其他原料融熔在一起時將轉化為所需要之氣化物 而呈適當之比例。例如硪酸鈣能夠作為氣化鈣之來源以及 硝酸锶能作為氣化緦之來源。 每批原料組成份被混合在一起，並加以研磨以有肋於 産生均質融熔狀態，並注入至白金鉗鍋中。在放置上鉗鍋 蓋以後，將鉗鍋移入至操作溫度為16〇〇υ之高溫壚中並且 將原料熔融歴時16小時。而後，將鉗鍋由高溫爐移出，並 將熔融物澆注在銅板上以形成一·玻璃板，該玻璃板尺寸為 30cm X 15απ X Ion ,以及將該玻璃板立即移至操作溫度為 7501C淬火爐中。（範例中所示7059,1733及1724之玻璃编 號為康寧公司所推出上市之玻璃並作為比較性之試樣）。 經濟部中央梂準局貝工消费合作社印製 雖然上述之說明反應了實驗室之融熔步驟，但必需要 被重視的是本發明玻璃能夠利用大型己商業化熔融及製造 設備而加以熔融以及製造出。雖然在實驗熔融物中並未使 用，傳統性之淨化劑例如三氣化二砷及三氣化二銻能夠以 適當之比例加入原料中為需要的。 表I亦記載數種物理及化學性質之測量，其測量偽依 據傳統之玻璃技術進行。淬火點（A.P.),應變點（St. P.) ，以及採用挑料環内部液化（Liq.)溫度均被表示為1C。 同時亦記錄在25— 300TC溫度範圍内之線性熱膨漲係數 本紙張尺度逍用中國西家標準（CNS)规丨«(210x^7公.《：) 203595 ΰ o An 五、發明説明（&) 10 8 (Exp.)並被表示為ΧΙΟ-7/t：,密度（Den.)表示為 g/c.c.,以及玻璃在液化溫度之黏滯係數（Vis.)表示單 位為泊。最後評估抗酸性是利用將其浸入操作溫度為951C 重量比為5% HC1水溶液中24小時後量測重量損失（W. L .) 表示單位為毫克/平方公分。 表E記錄了表I中玻璃之組成份並以莫耳百分比表示。

表I 7059 1733 1724 1 2 3 4 5 6 -η 先 /V.i 而 之 "ί 外. 木 Π

Sl〇2 Al2 〇3 SrO CaO BaO B2 〇3 MgO A.P. St .P, Liq. Exp. Den. Vis. W.L. ο ο ο ο 5 1 ο ο 5 5 2 1 16 5 9 2 9 3 6 6 6 6 2 3 9 8 4 7 0 1 0269244501596 4 .......9 4 4 * 4 ο 75335216606 *1 5 1 X 13 2 56.8 16.4 80781404405 | * · · ·2 7 04602 ~ 7 8 4 5 7 6 1 · ο · 1 2 0 0 ο 1 4 14 6 12 5 13 63.6 13.0 23.4 10 9 10 8 6 12 762 798 764 718 748 715 1100 12.50 1260 58.4 45,0 52.4 2.94 2.726 2.839 280000 — — 0.03 0.01 0.01

V 經濟部中央梂準局IS：工消費合作社印製

3 _ 2 0 · Ρ * · · · 020p * Q ρ Π L i 1 r · t i X e , SASASLEDW 61.212.8 26.0 782 732 1215 50.7 2.7880.01 8 9 11 12 60.Q 11.3 28.7 771 724 1215 54.1 60.0 14.1 25.9 789 740 1321 48.7 7 • 4 8 * 5 8 8 3 7 3 4 5 • 506 «9 2 7 7 10 · 3 16 2 58.811,2 30.0 767 723 1201 55.6 2.878 9 8 16 9 8 2 2 • ο ‘830 · 8 I 8 · 7 7 7 3 1 ♦ I 5 4 2 15 2 1 本紙張尺度逍m中W a家你準(CHS) Ή規格（2丨Ο X 297公.ϋ ) AG Π 6 7 622385101 •••615*90 7 117 7 17 . 5 13 15 2 0 56.4 56.4 55 .3 56.2 54.2 9.7 11.1 11. 0 11.0 11.7 33.8 32.4 33 .6 34.8 34.2 756 761 759 754 763 713 718 716 710 720 1145 1100 1145 1150 1160 58.5 58.4 59 .1 62.0 59.3 2.968 2.935 2. 965 3.003 2.988 0.02 0.03 0. 02 0,09 — 203595 '五、發明説明（c| ) 13 14 15 16 17 18

Sl〇2 Al2 〇3 SrO A.P. St .P. Liq. Exp . Den. W.L. 19 20 21 22 23 S1O2 AI2 〇3 SrO BaO B2O3 A.P. St .P. Liq. Exp. Den. W.L. 9 8 2 • ·. 一 10 7 I 5 13 751 709 1150 64.5 3.064 0.17 7 2 5 1 6 2 118 1 9 2 • 9 ♦. 一 6 · 4 8 I 5 0 2 1 1 ,43 I 8*1-5 2 2 I 12

3 4 • 3 · 9 · 7 5 12 X 1 9 18 5 9 7 6 10 * 8 7 7 2 5 · 15 2 4 9 7 5 1 1 6 7 7 15 5 7 0 5 0 5 5 0 2 · 7 7 17 15 2.83 9 18 0 4 12 ♦ 4. 9 2 - 8 o 7 6 2 1·· 15 2 0 7 經濟部中央榣準局员工消费合作社印31 本紙張尺度逍用中S Η家桴半（CNS) 規怙（210x297公.丨ί ) G 0 ΑΠ 203595 五、發明説明（\φ 表II (莫耳％) 8 :而之i.fcrt-'r:

S1O2 AI2 〇3 SrO CaO BaO B2O3 MgO

5 5 5 5 3 7 1 -261 6 I I 1 1 I 5 3 4 8 3 3 4 5 0 2 4 2 2 2 6 1 1 62.6 10,7 9,2 3.5 4.5 9.5 69.08.0 23.0 5 9 6 7 1 3 7 0 7 2 3 9 8 7 1 2 8 0 7 2 •'I'-； 9 10 Si〇2 72 71 AI2 O3 10 6 SrO 18 23 1 1 8 1 17 2 2 10 9 1 7 11 3 0 8 2 17 2 4 9 7 4 16 2 5 9 8 3 16 2 6 8 8 4 16 2 17 18 19 20 21 22 23

Sl〇2 Al2 〇3 SrO CaO BaO B2 O3 7 8 5 6 2 5 5 7 8 4 6 2 65 8 27 5 5 8 8 8 5 6 1 67.5 8.5 15 9 0 8 4 8 9 1 2 經濟部中央榀準局13：工消#合作社印¾ 本發明已經詳細說明使用本發明之玻璃作為液晶顯示 器之基板，而亦將為人所瞭解的是本發明玻璃能夠被使用 於其他平板顯示器組件中，例如使用於電發光顯示器及等 離子顯示器中。 本紙泫尺度边用中Η Η家榣率（CNS) f Ί规格（2丨()Χ297公从）

Claims (1)

1. 六、申請專利範園 2 1 · ~種平板顯示器，該顯示器包含使用多晶質矽薄膜電 晶體之玻璃基板，其中所提及玻璃具有之應變點溫度 高於6751C,液化溫度低於13251,具有長期穩定性 以防止其與白金及高溫耐火材料相接觸時産生析晶現 象，以及不含鹼金屬氣化物及氣化鎂，其以氣化物莫 耳百分比表示之組成 份為 Si02 65-75 CaO及 /或 BaO 0-10 AI2O3 6-10 B2O3 0-5 SrO 15-26 [CaO及 /或 BaO]+B2〇3 0-12 2.依據申諳專利範圍第1項之平板顯示器，其中所提及 玻璃組成份為 Si02 67-70 CaO及 /或 BaO 0-10 AI2O3 7-9 B2 〇3 0-5 SrO 21-25 [CaO及 /或 BaO]+B2〇3 0-12 (-先閲讀背面之注意事1再填寫本頁 "· •訂. •線· 經濟部中央標準局印裝 肀 4(210X297 公尨）