CN109437553A - 无碱玻璃 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及无碱玻璃,其特征在于,作为玻璃组成,以摩尔%计含有60~70%的SiO2、9.5~17%的Al2O3、0~9%的B2O3、0~8%的MgO、2~15%的CaO、0.1~10%的SrO、0.5~4%的BaO,并且(CaO+SrO+BaO)/Al2O3的摩尔比为0.6~1.0,所述无碱玻璃实质上不含有碱金属氧化物。
Description
本申请是分案申请,其母案申请的申请号:201280064559.X,申请日:2012.12.25,发明名称:无碱玻璃。
技术领域
本发明涉及无碱玻璃,特别涉及适合于液晶显示器(LCD)、有机EL显示器(OLED)等平板显示器(FPD)的无碱玻璃。
背景技术
LCD、OLED等FPD,对于面板的薄型化、轻量化、省电化、高精细化等高性能化的要求越来越高。
高性能显示器中,作为薄膜晶体管(TFT),多数情况下不使用常用的无定形硅(a-Si),而使用低温多晶硅(Low Temperature Poly-Silicon:LTPS)。LTPS由于载流子的迁移率高,因此,与例如使用a-Si的情况相比可以增大其开口度,可以制作更高精细的面板。目前,被期待作为新一代FPD的OLED也使用LTPS。
【现有技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本特开2002-29775号公报
【专利文献2】日本特开2009-286689号公报
【专利文献3】日本特表2009-525942号公报
【专利文献4】日本专利第4534282号公报
【专利文献5】日本专利第4445176号公报
发明内容
发明要解决的问题
作为使用了LTPS的高性能显示器的基板,玻璃基板被广泛使用。对于这样用途的玻璃基板,主要要求以下的特性。
(1)为了防止碱离子扩散至通过热处理工序而成膜的半导体物质中的情况,实质上不含有碱金属氧化物;
(2)为使显示器轻量化,密度要小;
(3)LTPS的制造工序中,为减少玻璃基板的热收缩,应变点(或退火点)要高;
(4)为使玻璃基板价格低廉,生产率要优良,特别是耐失透性、熔融性要优良。
(5)为抑制由于玻璃基板的弯曲而引起的问题,比杨氏模量(E/ρ)要高。
近年来,随着FPD的快速普及,价格竞争也随之加速了。面板制造者为了追求更高的生产率,在制造多个面板时,采用在大的玻璃基板上加工之后,切割成与最终的画面相匹配的尺寸的工序(即所谓的“多面获取”)。如果这样一次性制造出多个面板,则每个面板的成本自然就降低了。因此,近年来玻璃基板的大型化的需求更高了。
另一方面,随着显示器的高精细化,玻璃基板上形成的电路图案有微细化的倾向。因此,以往不成为问题的微小异物等表面缺陷渐渐成为引起电路断线或短路的原因。因此,为降低每个面板的成本,缺陷少的玻璃基板成为必须,但是随着玻璃基板的大型化(或薄型化),容易产生由玻璃基板引起的问题。
另外,成型后的玻璃基板要经过切断、退火、检查、清洗等工序。这些工序中,玻璃基板被搬入形成了多层架子的盒式部件并搬出。通常,在盒式部件左右的内侧面形成的架子上载持玻璃基板相对的两边从而使玻璃基板能够保持水平方向,但因为大且薄的玻璃基板的弯度大,因此,当向盒式部件搬入玻璃基板时,玻璃基板的一部分会接触到盒式部件而发生破损,另外,搬出时摇动较大容易不稳定。由于电子器件的制造者也使用这样的盒式部件,因此,不仅面板制造者而且电子器件制造者也会遭遇同样的问题。另外,安装在电子器件上的玻璃基板容易弯曲时,也容易发生电子器件的画面看起来歪斜等问题。
目前为止,作为显示器用玻璃基板,有过各种无碱玻璃的提案。
然而,现有的无碱玻璃在LTPS的制造工序中,一旦为了抑制玻璃基板的热收缩而提高应变点或比杨氏模量,就容易产生如下问题。即,密度变大而轻量化难以实现,使玻璃基板大型化、薄板化时,产生由玻璃基板的弯曲而引起的问题。另外,熔融温度升高,耐失透性降低,伴随着容易形成缺陷等生产率的恶化。
在此,随着玻璃基板的大型化,在玻璃基板内存在缺陷的概率增高,因此,制造缺陷少的大型玻璃基板非常困难。
鉴于上述问题,本发明所要解决的技术问题在于,创造生产率(特别是耐失透性、熔融性)优良,且应变点和比杨氏模量足够高的无碱玻璃。
本发明者通过反复各种实验,结果是,通过严格限定无碱玻璃的玻璃组成范围,从而找到了能够解决上述技术问题的方案,将其作为本发明提出。即,对于本发明的无碱玻璃而言,作为玻璃组成,以摩尔%计含有60~70%的SiO2、9.5~17%的Al2O3、0~9%的B2O3、0~8%的MgO、2~15%的CaO、0.1~10%的SrO、0.5~4%的BaO,并且(CaO+SrO+BaO)/Al2O3摩尔比为0.6~1.0,本发明的无碱玻璃实质上不含有碱金属氧化物。所谓“实质上不含有碱金属氧化物”是指玻璃组成中的碱金属组成物(Li2O、Na2O和K2O)的含量为6000ppm(质量)以下,优选2000ppm(质量)以下。
本发明的无碱玻璃通过上述方式限定了玻璃的组成范围。由此可以充分提高耐失透性、熔融性、应变点和比杨氏模量。特别是,如果将(CaO+SrO+BaO)/Al2O3的摩尔比限定在0.6~1.0,可以显著提高耐失透性。
第二、本发明的无碱玻璃优选(CaO+SrO+BaO)/Al2O3的摩尔比为0.6~0.9。
第三、本发明的无碱玻璃优选还含有0.001~0.3摩尔%的SnO2。
第四、本发明的无碱玻璃优选实质上不含有As2O3和Sb2O3。此处“实质上不含有As2O3”是指玻璃组成中的As2O3含量不足0.05%。“实质上不含有Sb2O3”是指玻璃组成中的Sb2O3含量不足0.05%。
第五、本发明的无碱玻璃优选ZrO2的含量少于0.2摩尔%。
第六、本发明的无碱玻璃优选B2O3的含量多于0.5摩尔%。
第七、本发明的无碱玻璃优选(SiO2+MgO)/B2O3的摩尔比小于18.5。
第八、本发明的无碱玻璃优选应变点高于670℃。此处“应变点”是指根据ASTMC336的方法测定的值。
第九、本发明的无碱玻璃优选杨氏模量高于75GPa。此处“杨氏模量”是指由弯曲共振法测定的值。予以说明,1GPa相当于大约101.9Kgf/mm2。
第十、本发明的无碱玻璃优选比杨氏模量高于30GPa/g/cm3。
第十一、本发明的无碱玻璃优选密度低于2.59g/cm3。此处“密度”是基于阿基米德法测定的值。
第十二、本发明的无碱玻璃优选液相温度低于1210℃。此处“液相温度”可通过将能通过标准筛30目(筛孔大小500μm)而通不过50目(筛孔大小300μm)的玻璃粉末放在铂板上后,在温度梯度炉中保持24小时,测定结晶析出的温度来算出。
第十三、本发明的无碱玻璃优选在30~380℃的温度范围内的平均热膨胀系数为30×10-7~50×10-7/℃。此处“在30~380℃的温度范围内的平均热膨胀系数”可以用膨胀计(dilatometer)测定。
第十四、本发明的无碱玻璃优选104.0泊下的温度低于1350℃。此处“104.0泊下的温度”可以用铂球提升法(日文:白金球引き上げ法)测定。
第十五、本发明的无碱玻璃优选102.5泊下的温度低于1620℃。此处“102.5泊下的温度”可以用铂球提升法测定。
第十六、本发明的无碱玻璃优选液相温度下的粘度为104.8泊以上。予以说明,此处“液相温度下的粘度”可以用铂球提升法测定。
第十七、本发明的无碱玻璃优选以5℃/分的速度从室温25℃升温到500℃,在500℃保持一小时后再以5℃/分的速度降温到室温时,其热收缩率小于40ppm。此处“热收缩率”可以用以下的方法测定。如图1A所示,首先准备160mm×30mm的长条状试样G3作为测定用试样。在上述长条状试样G3的距离长边方向一端20~40mm附近的位置用#1000的耐水研磨纸标记M。之后,将标记过M的长条状试样G3按图1B所示的方式沿着与标记垂直的方向折断,制作试样片G31、G32。接着,如图1C所示,将折断的试样片G31和G32中的一方在规定条件下进行热处理后,在未经过热处理的试样与经过热处理的试样并列的状态下,比如用胶带T等进行固定,用激光显微镜读取标记处的位置偏移量(Δl1、Δl2),通过下式算出热收缩率。
热收缩率[ppm]=(Δl1[μm]+Δl2[μm])/160×10-3
第十八、本发明的无碱玻璃优选是采用溢流下拉法(over flow downdraw)成型而成的。
第十九、本发明的无碱玻璃优选厚度小于0.5mm。
第二十、本发明的无碱玻璃优选被用于有机EL器件。
附图说明
【图1A】是表示热收缩率的测定方法的图。
【图1B】是表示热收缩率的测定方法的图。
【图1C】是表示热收缩率的测定方法的图。
【图2】是表示关于应变点与热收缩率之间的关系的调查结果的数据。
具体实施方式
对于本发明的实施方案中的无碱玻璃而言,作为玻璃组成,以摩尔%计含有60~70%的SiO2、9.5~17%的Al2O3、0~9%的B2O3、0~8%的MgO、2~15%的CaO、0.1~10%的SrO、0.5~4%的BaO,并且(CaO+SrO+BaO)/Al2O3的摩尔比为0.6~1.0,本发明的无碱玻璃实质上不含有碱金属氧化物。以如上方式限定各成分的含量的理由如下所示。予以说明,以下的各成分含量的说明中,%除特别说明之外,表示摩尔%。
SiO2是形成玻璃骨架的成分。SiO2的含量为60~70%,优选为60~69%,较优选为61~69%,更优选为62~69%,特别优选为62~68%。SiO2的含量过少时,密度变得过高的同时耐酸性也容易降低。另一方面,SiO2的含量过多时,高温粘度升高,熔融性易降低,且方英石等失透结晶易析出,液相温度易升高。
Al2O3是形成玻璃骨架的成分,并且是提高应变点或杨氏模量的成分,还是抑制分相的成分。Al2O3的含量为9.5~17%,优选为9.5~16%,较优选为9.5~15.5%,更优选为10~15%。Al2O3的含量过少时,应变点、杨氏模量易降低,另外,玻璃容易分相。另一方面,Al2O3的含量过多时,多铝红柱石(Mullite)、钙长石等失透结晶容易析出,液相温度容易升高。
B2O3是提高熔融性,同时提高耐失透性的成分。B2O3的含量是0~9%,优选为0~8.5%,较优选为0~8%,更优选为0.5~8%,特别优选为1~8%。B2O3的含量过少时,熔融性、耐失透性易降低,另外,相对于氟酸系药液的耐受性容易降低。另一方面,若B2O3的含量过多时,杨氏模量、应变点易降低。
MgO是降低高温粘度、提高熔融性的成分,在碱土金属氧化物中,是显著提高杨氏模量的成分。MgO的含量是0~8%,优选0~7%,较优选0~6.7%、更优选0~6.4%,特别优选0~6%。MgO的含量过少时,熔融性、杨氏模量容易降低。另一方面,MgO的含量过多时,耐失透性易降低,同时应变点易降低。
CaO是在不降低应变点的情况下降低高温粘度、显著提高熔融性的成分。另外,在碱土金属氧化物中,因为导入原料价格比较便宜,因而还是使原料成分低廉化的成分。CaO的含量是2~15%,优选2~14%,较优选2~13%,更优选2~12%,特别优选2~11%。CaO的含量过少时,上述效果难以实现。另一方面,若CaO的含量过多时,玻璃变得容易失透的同时,热膨胀系数容易升高。
SrO是抑制分相、提高耐失透性的成分。还是在不降低应变点的情况下降低高温粘性、提高熔融性的成分,同时是抑制液相温度升高的成分。SrO的含量是0.1~10%,优选0.1~9%,较优选0.1~8%,更优选0.1~7%,特别优选0.1~6%。SrO的含量过少时,上述效果难以实现。另一方面,若SrO的含量过多,则锶硅酸盐系的失透结晶容易析出,耐失透性容易降低。
BaO是显著提高耐失透性的成分。BaO的含量是0.5~4%,优选0.6~4%,较优选0.7~4%,更优选0.8~4%,特别优选0.9~4%。BaO的含量过少时,上述效果难以实现。另一方面,若BaO的含量过多,则密度过度变大的同时,熔融性容易降低。另外,含有BaO的失透结晶容易析出,液相温度容易升高。
(CaO+SrO+BaO)/Al2O3摩尔比是在使高比杨氏模量和高应变点均实现且提高耐失透性方面重要的成分比率。(CaO+SrO+BaO)/Al2O3摩尔比是0.6~1.0,优选0.6~0.9、0.6~0.89、0.6~0.88、0.6~0.87、0.6~0.86,特别优选0.6~0.85。(CaO+SrO+BaO)/Al2O3摩尔比过小时,因多铝红柱石、碱土类造成的失透结晶容易析出,耐失透性显著降低。另一方面,(CaO+SrO+BaO)/Al2O3摩尔比过大时,多铝红柱石、钙长石等碱土类铝硅酸盐系的失透结晶容易析出,耐失透性容易降低,同时比杨氏模量、应变点难以提高。
通过对(SiO2+MgO)/B2O3摩尔比进行限定,可以进一步提高耐失透性。(SiO2+MgO)/B2O3摩尔比优选18.5以下、18.3以下、18.1以下、17.9以下、17.7以下,特别优选17.5以下。另外,优选更严格地限定MgO/SiO2摩尔比。MgO/SiO2摩尔比优选0.1以下、0.9以下、0.8以下,特别优选0.7以下。若MgO/SiO2摩尔比过大,则高温粘度升高、熔融性容易降低,且多铝红柱石等的失透结晶容易析出。
除上述成分外,可以添加以下的成分作为任意成分。予以说明,除上述成分外的其他成分的含量,从切实实现本发明效果的观点出发,以总量计优选为10%以下,特别优选为5%以下。
ZnO是提高熔融性的成分。但是,过多地含有ZnO时,玻璃容易失透,且应变点容易降低。ZnO的含量优选为0~5%、0~4%、0~3%,特别优选为0~2%。
SnO2是高温范围内具有良好的澄清作用的成分,且是提高应变点的成分,还是降低高温粘性的成分。SnO2的含量优选为0.001~1%、0.001~0.5%、0.001~0.3%,特别优选0.01~0.3%。SnO2的含量过多时,SnO2的失透结晶容易析出,还容易促进ZrO2的失透结晶的析出。予以说明,SnO2的含量少于0.001%时,上述效果难以实现。
如上所述,SnO2是良好的澄清剂,只要不破坏玻璃特性,可以添加不超过3%的F、Cl、SO3、C、或者Al、Si等金属粉末作为澄清剂。另外,可以添加不超过3%的CeO2等作为澄清剂。
作为澄清剂,As2O3、Sb2O3也是有效的。本发明的无碱玻璃虽然不完全排除这些成分,但从环境的观点来看优选不使用这些成分。另外,若含有过多的As2O3,则耐曝晒性有降低的倾向。As2O3的含量优选1%以下、0.5%以下,特别优选0.1%以下,实质上不含最好。另外,Sb2O3的含量优选1%以下,特别优选0.5%以下,实质上不含最好。
Cl有促进无碱玻璃的熔融的效果,添加Cl可以使熔融温度低温化的同时还能促进澄清剂的作用,结果可以逐步实现熔融成本低廉化以及玻璃制造炉的长寿命化。但是,若Cl的含量过多,则应变点容易降低。为此,Cl的含量以质量%计,优选为3%以下、1%以下,特别优选为0.5%以下。予以说明,可以使用氯化锶等碱土类金属氧化物的氯化物、或氯化铝等原料作为Cl的导入原料。
P2O5是提高应变点的成分,并且是能够抑制多铝红柱石等碱土金属铝硅酸盐系的失透结晶析出的成分。只是如果过多地含有P2O5,则玻璃容易分相。P2O5的含量优选为0~2.5%、0~1.5%、0~1%,特别优选0~0.5%。
TiO2是降低高温粘性,提高熔融性的成分,同时是抑制曝晒的成分。若过多地含有TiO2,则玻璃容易着色而透射率容易降低。TiO2含量优选为0~4%、0~3%、0~2%,特别优选为0~0.1%。
Y2O3、Nb2O5有提高应变点、杨氏模量的作用。但是,若这些成分的含量分别大于2%,则密度容易增大。
La2O3也有提高应变点、杨氏模量的作用,但是近年来导入原料的价格在高涨。本发明的无碱玻璃虽然不完全排除含有La2O3,但从批量成本的观点来看优选实质上不添加。La2O3含量优选2%以下、1%以下、0.5%以下,最好实质上不含有(0.1%以下)。
ZrO2有提高应变点、杨氏模量的作用。但是,若ZrO2含量过高,则耐失透性会显著降低。特别是当含有SnO2时,需要严格限定ZrO2的含量。ZrO2含量优选为0.2%以下、0.15%以下,特别优选为0.1%以下。
本实施方案中的无碱玻璃优选应变点超过670℃、675℃以上、680℃以上、685℃以上,特别优选为690℃以上。这样,容易抑制LTPS的制造工序中玻璃基板的热收缩。
本实施方案中的无碱玻璃优选杨氏模量超过75GPa、75.5GPa以上、76GPa以上、76.5GPa以上,特别优选为77GPa以上。若杨氏模量过低,则容易发生由于玻璃板的弯曲而引起的问题,例如电子器件的画面看起来歪斜等问题。
本实施方案中的无碱玻璃优选比杨氏模量超过30GPa/g/cm3、30.2GPa/g/cm3以上、30.4GPa/g/cm3以上、30.6GPa/g/cm3以上、特别是30.8GPa/g/cm3以上。若比杨氏模量过低,则容易发生在搬运玻璃基板时碎裂等由于玻璃基板的弯曲而引起的问题。
本实施方案中的无碱玻璃优选密度不足2.59g/cm3、不足2.585g/cm3、不足2.58g/cm3、不足2.575g/cm3,特别优选不足2.57g/cm3。若密度过高,则面板的轻量化变得困难,而且比杨氏模量难以提高。
本实施方案中的无碱玻璃优选液相温度不足1210℃、1200℃以下、1190℃以下、1180℃以下、1170℃以下、1160℃以下,特别优选1150℃以下。由此可以容易地防止在制造玻璃时产生失透结晶从而生产率降低的情况。另外,由于使用溢流下拉法容易成型,因而容易提高玻璃基板的表面成色,同时可以使玻璃基板的制造成本低廉化。进而,从近年来玻璃基板的大型化、以及显示器的高精细化的观点来看,即便是为了极力避免可能成为表面缺陷的失透物,提高耐失透性的意义也非常大。予以说明,液相温度是耐失透性的指标,液相温度越低,耐失透性越优良。
本实施方案中的无碱玻璃优选30~380℃的温度范围内的平均热膨胀系数为30×10-7~50×10-7/℃、32×10-7~50×10-7/℃、32×10-7~48×10-7/℃、32×10-7~46×10-7/℃、32×10-7~44×10-7/℃、32×10-7~42×10-7/℃、33×10-7~42×10-7/℃,特别优选为33×10-7~40×10-7/℃。这样容易与用于TFT的Si的热膨胀系数匹配。
本实施方案中的无碱玻璃优选104.0泊下的温度为1350℃以下、1340℃以下、1330℃以下、1320℃以下、1310℃以下,特别优选为1300℃以下。若104.0泊下的温度变高,则成型时的温度容易变得过高,玻璃基板的制造成本容易变高。
本实施方案中的无碱玻璃优选102.5泊下的温度为1620℃以下、1610℃以下、1600℃以下、1590℃以下,特别优选1580℃以下。若102.5泊下的温度变高,则玻璃变得难以溶解、玻璃基板的制造成本增加,同时容易产生气泡等缺陷。予以说明,102.5泊下的温度相当于熔融温度,此温度越低熔融性越高。
本实施方案中的无碱玻璃优选液相温度下的粘度为104.8泊以上、104.9泊以上、105.0泊以上、105.1泊以上、105.2泊以上、105.3泊以上,特别优选为105.4泊以上。由此成型时失透难以发生,因而使用溢流下拉法容易使玻璃基板成型,结果可以提高玻璃基板的表面成色,另外,可以使玻璃基板的制造成本低廉化。予以说明,液相温度下的粘度是成型性的指标,液相温度下的粘度越高,成型性越高。
本实施方案中的无碱玻璃优选以5℃/分的速度从室温(25℃)升温到500℃,在500℃保持一小时后再以5℃/分的速度降温到室温时,其热收缩率不足40ppm、35ppm以下、30ppm以下,特别优选25ppm以下。由此即使在LTPS的制造工序中接受热处理,也不容易产生像素间距偏差等问题。
本实施方案中的无碱玻璃优选用溢流下拉法成型而成。溢流下拉法是使熔融玻璃从耐热性的水管状结构物的两侧溢出,使溢出的熔融玻璃在水管状结构物的下端合流,同时向下方延伸成型,使玻璃基板成型的方法。在溢流下拉法的情况下,将要成为玻璃基板的表面的面不与水管状耐火物接触,可在自由表面的状态下成型。由此,可以便宜地制造未研磨且表面品质良好的面板形状,大型化、薄膜化也容易。予以说明,溢流下拉法中使用的水管状结构物的结构或材质只要能够实现期待的尺寸或表面精度即可,没有特别限定。另外,向下方进行延伸成型时,施加力的方法也没有特别的限定。例如,可以采用使具有充分大的幅度的耐热性辊在接触于玻璃的状态下旋转进行延伸的方法,也可以采用使多对的耐热性辊仅与玻璃端面附近接触进行延伸的方法。
除溢流下拉法之外,也可以使用例如下拉法(流孔下引法(slot down method)、再曳引法(redraw method)等)、浮动法(float method)等玻璃基板成型方法。
本实施方案中的无碱玻璃的厚度没有特别限定,优选不足0.5mm、0.4mm以下、0.35mm以下、特别优选0.3mm以下。厚度越薄,器件的轻量化越容易。虽然厚度越薄,玻璃基板越容易弯曲,但是由于本发明的无碱玻璃的杨氏模量、比杨氏模量高,因而不容易发生由于弯曲而引起的问题。予以说明,厚度可以通过玻璃制造时的流量、拉板速度等调整。
本发明的无碱玻璃,减小β-OH值可以提高应变点。β-OH值优选0.5/mm以下、0.45/mm以下、0.4/mm以下,特别优选0.35/mm以下。若β-OH值过大,则变形点容易降低。予以说明,若β-OH值过小,其熔融性容易降低。因此,β-OH值优选0.01/mm以上,特别优选0.05/mm以上。
作为降低β-OH的方法,可以列举以下的方法。(1)选择含水量少的原料。(2)添加使玻璃中的水分量减少的成分(Cl、SO3等)。(3)减少炉内气氛中的水分量。(4)在熔融玻璃中进行N2鼓泡。(5)采用小型熔融炉。(6)加快熔融玻璃的流量。(7)采用电熔融法。
此处,“β-OH值”是指使用FT-IR测定玻璃的透射率,使用下式求出的值。
β-OH值=(1/X)log10(T1/T2)
X:玻璃厚度(mm)
T1:参照波长3846cm-1的透射率(%)
T2:羟基吸收波长3600cm-1附近的最小透射率(%)
本发明的无碱玻璃可以很好地应用于有机EL器件,特别是OLED中。OLED虽然已经在市场上普遍出售,但还是强烈希望进行大量生产来降低成本。本发明的无碱玻璃因为生产率优良,缺陷少,且容易制造大型的玻璃基板,可以切实地满足上述的要求。
实施例
以下,详细说明本发明的实施例。另外,以下的实施例只是示例。本发明不局限于以下的任何实施例。
表1~7示出本发明的实施例(试样No.1~48)和比较例(试样No.49~52)。
[表1]
[表2]
[表3]
[表4]
[表5]
[表6]
[表7]
首先,将以表中的玻璃组成所示的方式调制了玻璃原料的玻璃批料放入铂金坩埚中,在1600~1650℃下熔融24小时。在熔解玻璃批料时用铂搅拌器进行搅拌使其均匀。接着,将熔融玻璃流出到碳板上,成型为板状后,在退火点附近的温度下退火30分钟。对于得到的各试样,对密度、30~380℃的温度范围内的平均热膨胀系数CTE、杨氏模量、比杨氏模量、应变点Ps、退火点Ta、软化点Ts、高温粘度104dPa·s下的温度、高温粘度103dPa·s下的温度、高温粘度102.5dPa·s下的温度、液相温度TL、以及液相温度TL下的粘度log10ηTL进行了评价。
密度是用公知的阿基米德法测定的值。
30~380℃的温度范围内的平均热膨胀率CTE是用膨胀计测定的值。
杨氏模量是基于弯曲共振法测定的值。
应变点Ps、退火点Ta、软化点Ts是基于ASTM C336的方法测定的值。
高温粘度104dPa·s、103dPa·s、102.5dPa·s下的温度是通过铂球提升法测定的值。
液相温度TL是将通过标准筛30目(筛孔大小500μm)而通不过50目(筛孔大小300μm)的玻璃粉末放在铂板上,在温度梯度炉内保持24小时后,测定结晶析出的温度而得到的值。
液相温度TL下的粘度log10ηTL是用铂球提升法测定了液相温度TL下的玻璃粘度而得到的值。
从表1~7可以明确得知:试样No.1~48由于玻璃组成被限定在规定的范围内,因而,应变点高于670℃、比杨氏模量在30GPa/g/cm3以上,结果是,可减小LTPS在制造工序中的热收缩率,即使玻璃基板大型化、薄型化,也难以产生由于弯曲而引起的问题。另外,由于液相温度低于1210℃,102.5dPa·s下的温度也低于1620℃,因而不容易产生失透物、气泡等缺陷,生产率优越。因此,试样No.1~48适用于OLED等高性能显示器用途中。
接着,将调查应变点与热收缩率之间的关系的结果示于图2。从图2可知,应变点越高,热收缩率越低,应变点高于670℃时,热收缩率低于40ppm。因此,试样No.1~48的应变点都超过了670℃,因而即使在LTPS的制造工序中接受热处理,也难以产生像素间距偏差等问题。
另一方面,对于试样No.49~52而言,由于玻璃组成没有限定在规定的范围内,因而液相温度高,耐失透性差。因此,成型性低劣的同时可能会由于微小异物而引起显示器的品质、可靠性降低。另外,对于试样No.49、50而言,由于密度较高,因而面板很难轻量化。
产业上的可利用性
本发明的无碱玻璃适合用于LCD、OLED等FPD的基板,电荷耦合元件(CCD)、等倍接近型固体摄像元件(ClS)等图像传感器用的盖玻片,太阳能电池用的基板以及盖玻片,有机EL照明的基板等中,特别适合作为OLED的基板使用。
Claims (20)
1.一种无碱玻璃,其特征在于,作为玻璃组成,以摩尔%计含有60~70%的SiO2、9.5~17%的Al2O3、0~9%的B2O3、0~8%的MgO、2~15%的CaO、0.1~10%的SrO、0.5~4%的BaO,并且(CaO+SrO+BaO)/Al2O3的摩尔比为0.6~1.0,所述无碱玻璃实质上不含有碱金属氧化物。
2.如权利要求1所述的无碱玻璃,其特征在于,
(CaO+SrO+BaO)/Al2O3的摩尔比为0.6~0.9。
3.如权利要求1或2所述的无碱玻璃,其特征在于,
还含有0.001~0.3摩尔%的SnO2。
4.如权利要求1或2所述的无碱玻璃,其特征在于,
实质上不含有As2O3和Sb2O3。
5.如权利要求1或2所述的无碱玻璃,其特征在于,
ZrO2的含量少于0.2摩尔%。
6.如权利要求1或2所述的无碱玻璃,其特征在于,
B2O3的含量多于0.5摩尔%。
7.如权利要求1或2所述的无碱玻璃,其特征在于,
(SiO2+MgO)/B2O3的摩尔比小于18.5。
8.如权利要求1或2所述的无碱玻璃,其特征在于,
应变点高于670℃。
9.如权利要求1或2所述的无碱玻璃,其特征在于,
杨氏模量高于75GPa。
10.如权利要求1或2所述的无碱玻璃,其特征在于,
比杨氏模量高于30GPa/g/cm3。
11.如权利要求1或2所述的无碱玻璃,其特征在于,
密度低于2.59g/cm3。
12.如权利要求1或2所述的无碱玻璃,其特征在于,
液相温度低于1210℃。
13.如权利要求1或2所述的无碱玻璃,其特征在于,
在30~380℃的温度范围内的平均热膨胀系数为30×10-7~50×10-7/℃。
14.如权利要求1或2所述的无碱玻璃,其特征在于,
104.0泊下的温度低于1350℃。
15.如权利要求1或2所述的无碱玻璃,其特征在于,
102.5泊下的温度低于1620℃。
16.如权利要求1或2所述的无碱玻璃,其特征在于,
液相温度下的粘度为104.8泊以上。
17.如权利要求1或2所述的无碱玻璃,其特征在于,
以5℃/分的速度从室温25℃升温到500℃,在500℃保持一小时后再以5℃/分的速度降温到室温时,其热收缩率小于40ppm。
18.如权利要求1或2所述的无碱玻璃,其特征在于,
是采用溢流下拉法成型而成的。
19.如权利要求1或2所述的无碱玻璃,其特征在于,
厚度小于0.5mm。
20.如权利要求1或2所述的无碱玻璃,其特征在于,
被用于有机EL器件。
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