JP5418971B2 - ガラスフィルム - Google Patents
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Description
本発明は、ガラスフィルムに関し、具体的には液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ等のディスプレイ用基板、チップサイズパッケージ(CSP)、電荷結合素子(CCD)、等倍近接型固体撮像素子(CIS)等のイメージセンサー用基板、有機EL照明等の照明デバイス用基板および配線基板に好適なガラスフィルムに関する。
近年、有機ELディスプレイ等のデバイスは、小型化、薄型化、軽量化が進んでいる。また、これらのデバイスは、携帯電話、ノートPC、TV等に搭載されており、今後、消費電力を更に低下させることが望まれている。しかもこれらのデバイスは、平面状態のみで使用する用途だけでなく、曲面状に曲げて使用する用途もあり、例えばフレキシブルな腕時計の表示部、湾曲した壁の一部に設置する表示部に用いるケースも増えつつある。
有機ELディスプレイ等には、一般的に、0.5〜0.7mm厚のガラス基板が用いられる。しかし、0.5〜0.7mm厚のガラス基板は、可撓性(フレキシブル性)が乏しいため、曲面状に曲げて使用する用途に適用できないといった問題がある。
また、有機ELディスプレイ等は、各画素に送られる電気信号によって、EL素子に流れる電流が変化して、画素の表示が変化する仕組みになっている。しかし、各画素に電圧が印加された場合、それと相反する電荷が基板上に誘起され、この誘起された電荷によって、画素電極にかかるべき電圧が低下し、結果として、TFTの駆動電圧が高くなり、消費電力が高くなるおそれがある。さらに、各画素に電圧が印加された場合、基板が発熱して、デバイスの動作特性に悪影響を及ぼすおそれもある。
そこで、本発明は、可撓性を有しつつ、各画素に電圧が印加された場合、基板上で電荷が誘起され難く、しかも発熱し難い基板材料を創案することにより、曲面状に湾曲可能であり、且つ低消費電力、高信頼性のデバイスを作製することを技術的課題とする。
本発明者は、種々の実験を繰り返した結果、基板材料として、フィルム厚が小さいガラスフィルムを用いるとともに、ガラスフィルムの誘電率および誘電正接を低下させることにより、上記技術的課題を解決できることを見出し、本発明として、提案するものである。すなわち、本発明のガラスフィルムは、フィルム厚が100μm以下であり、周波数1MHzにおける誘電率が5以下、周波数1MHzにおける誘電正接が0.5以下であることを特徴とする。ここで、「周波数1MHzにおける誘電率」は、25℃においてASTM D150に準拠した方法により測定した値を指す。また、「周波数1MHzにおける誘電正接」は、25℃においてASTM D150に準拠した方法により測定した値を指す。
ガラスフィルムのフィルム厚を100μm以下に規制すれば、可撓性を高めることができる。このガラスフィルムを基板に用いると、可撓性を有するデバイスを作製しやすくなる。また、ガラスフィルムの誘電率を5以下に規制すれば、画素電極に電圧が印加された場合に、誘起される電荷量を抑制することができ、結果として、デバイスの消費電力が上昇する事態を防止することができる。さらに、ガラスフィルムの誘電正接を0.5以下に規制すれば、ガラスフィルムが発熱して、デバイスの動作特性に悪影響を及ぼす事態を防止することができる。
第二に、本発明のガラスフィルムは、ガラス組成として、質量%で、SiO2 40〜80%、Al2O3 0〜20%、B2O3 10〜30%、MgO 0〜10%、CaO 0〜10%、SrO 0〜10%、BaO 0〜10%含有することを特徴とする。
第三に、本発明のガラスフィルムは、ガラス組成として、質量%で、SiO2 55〜75%、Al2O3 10〜20%、B2O3 13〜30%、MgO 0〜4%、CaO 1〜10%、SrO 0〜5%、BaO 0〜5%、Li2O+Na2O+K2O(Li2O、Na2O、K2Oの合量) 0〜6%含有することを特徴とする。
第四に、本発明のガラスフィルムは、ガラス組成として、質量%で、SiO2 55〜63%、Al2O3 10〜20%、B2O3 13〜20%、MgO 0〜2%、CaO 6〜10%、SrO 0〜3%、BaO 0〜3%、MgO+CaO+SrO+BaO(MgO、CaO、SrO、BaOの合量) 6.5〜10%、Li2O+Na2O+K2O 0〜0.1%含有することを特徴とする。
第五に、本発明のガラスフィルムは、熱膨張係数が25〜50×10−7/℃であることを特徴とする。ここで、「熱膨張係数」は、30〜380℃の温度範囲において、ディラトメーターで測定した平均値を指す。有機ELディスプレイ等は、一般的に、基板上に低膨張のSi系の膜(熱膨張係数:32〜34×10−7/℃程度)が成膜される。このため、ガラスフィルムとSiの熱膨張係数が不整合であると、ガラスフィルムに反りが発生してしまう。そこで、ガラスフィルムの熱膨張係数を上記範囲に規制すれば、Siの熱膨張係数に整合しやすくなり、結果として、ガラスフィルムの反りを防止しやすくなる。
第六に、本発明のガラスフィルムは、液相粘度が104.0dPa・s以上であることを特徴とする。ここで、「液相粘度」は、液相温度におけるガラスの粘度を白金球引き上げ法で測定した値を指す。また、「液相温度」は、標準篩30メッシュ(500μm)を通過し、50メッシュ(300μm)に残るガラス粉末を白金ボートに入れ、温度勾配炉中に24時間保持して、結晶が析出する温度を測定した値を指す。なお、液相粘度が高く、液相温度が低い程、耐失透性や成形性に優れている。
第七に、本発明のガラスフィルムは、オーバーフローダウンドロー法で成形されてなることを特徴とする。ここで、「オーバーフローダウンドロー法」は、フュージョン法とも称されており、溶融ガラスを耐熱性の樋状構造物の両側から溢れさせて、溢れた溶融ガラスを樋状構造物の下端で合流させながら、下方に延伸成形してガラスフィルムを製造する方法である。
第八に、本発明のガラスフィルムは、有機ELディスプレイの基板に用いることを特徴とする。
第九に、本発明のガラスフィルムは、配線基板に用いることを特徴とする。
本発明のガラスフィルムにおいて、フィルム厚は100μm以下であり、80μm以下、50μm以下、特に30μm以下が好ましい。フィルム厚が小さい程、ガラスフィルムを軽量化することができ、結果として、デバイスも軽量化することができる。また、フィルム厚が小さい程、ガラスフィルムの可撓性が向上するため、デバイスに可撓性を付与しやすくなり、湾曲した部分にデバイスを設置しやすくなる。
本発明のガラスフィルムにおいて、1MHzにおける誘電率は5以下、好ましくは4.9以下、更に好ましくは4.8以下である。誘電率が高くなると、画素電極に電圧が印加された際に、誘起される電荷が高くなり、消費電力が上昇する傾向にある。
本発明のガラスフィルムにおいて、1MHzにおける誘電正接は0.5以下であり、好ましくは0.1以下、より好ましくは0.01以下、更に好ましくは0.005以下、特に好ましくは0.001以下、最も好ましくは0.0005以下である。誘電正接が高くなると、ガラスフィルムが発熱して、デバイスの動作特性に悪影響を及ぼすおそれが生じる。
本発明のガラスフィルムにおいて、ガラス組成中の各成分の含有量を上記のように限定した理由を以下に示す。
SiO2の含有量は40〜80%、好ましくは50〜75%、より好ましくは55〜70%、更に好ましくは57〜63%、最も好ましくは58〜62%である。SiO2の含有量が40%より少ないと、密度を低下させ難くなる。一方、SiO2の含有量が80%より多いと、高温粘度が高くなり、溶融性が低下することに加えて、ガラス中に失透結晶(クリストバライト)等の欠陥が生じやすくなる。
Al2O3の含有量は0〜20%である。Al2O3の含有量が少ないと、耐熱性を高め難くなったり、高温粘性が高くなり、溶融性が低下しやすくなる。よって、Al2O3の好適な下限範囲は0.1%以上、3%以上、5%以上、10%以上、12%以上、14%以上、14.5%以上、15%以上、特に15.5%以上である。一方、Al2O3の含有量が多いと、液相温度が高くなり、耐失透性が低下しやすくなる。よって、Al2O3の好適な上限範囲は19%以下、18%以下、特に17%以下である。
B2O3は、誘電率を低下させる成分である。また融剤として働き、高温粘性を下げて、溶融性を高める成分であり、その含有量は10〜30%である。B2O3の含有量が少ないと、誘電率を低下させることが困難になり、また融剤としての働きが不十分になるため、高温粘性が高くなり、泡品位が低下しやすくなる。更には、ガラスを低密度化し難くなる。よって、B2O3の好適な下限範囲は11%以上、11.5%以上、12%以上、13%以上、14%以上、15%以上、特に15.5%以上である。一方、B2O3の含有量が多いと、耐熱性や耐候性が低下しやすくなる。よって、B2O3の好適な上限範囲は25%以下、20%以下、19%以下、18%以下、特に17%以下である。
MgOは、歪点を低下させずに、高温粘性を下げて、溶融性を高める成分であり、またアルカリ土類金属酸化物の中では最も密度を下げる効果がある成分であり、その含有量は0〜10%、0〜6%、0〜2%、0〜1%、0〜0.5%、0〜0.1%が好ましい。しかし、MgOの含有量が多過ぎると、誘電率や誘電正接が高くなりやすい。また、MgOの含有量が多過ぎると、液相温度が上昇し、耐失透性が低下しやすくなり、更にはガラスが分相しやすくなり、透明性が損なわれるおそれがある。
CaOの含有量は0〜10%である。CaOは、歪点を低下させずに、高温粘性を下げて、溶融性を顕著に高める成分であるとともに、本発明に係るガラス組成系において、失透を抑制する効果が大きい成分である。さらに、アルカリ土類金属酸化物の中で、その含有量を相対的に増加させると、ガラスを低密度化しやすくなる。よって、CaOの好適な下限範囲は1%以上、2%以上、3%以上、6%以上、6.5%以上、特に7%以上である。一方、CaOの含有量が多いと、誘電率や誘電正接が高くなりやすく、また熱膨張係数や密度が高くなり過ぎたり、ガラス組成の成分バランスを損なわれて、耐失透性が低下しやすくなる。よって、CaOの好適な上限範囲は9.5%以下、9%以下、特に8.5%以下である。
SrOの含有量は0〜10%である。SrOは、歪点を低下させずに、高温粘性を下げて、溶融性を高める成分であるが、SrOの含有量が多くなると、密度や熱膨張係数が上昇しやすくなり、誘電率や誘電正接も上昇しやすくなる。また、SrOの含有量が多くなると、Siの熱膨張係数に整合させるために、相対的にCaOやMgOの含有量を低下しなければならず、その含有量の低下に起因して、耐失透性が低下したり、高温粘性が上昇する事態を招きやすくなる。よって、SrOの含有量は0〜5%、0〜2%、0〜1.5%、0〜1%、0〜0.5%、特に0〜0.1%が好ましい。
BaOの含有量は0〜10%である。BaOは、歪点を低下させずに、高温粘性を下げて、溶融性を高める成分であるが、BaOの含有量が多くなると、密度や熱膨張係数が上昇しやすくなり、誘電率や誘電正接も上昇しやすくなる。また、BaOの含有量が多くなると、Siの熱膨張係数に整合させるためには、相対的にCaOやMgOの含有量を低下しなければならず、結果として、耐失透性が低下したり、高温粘性が上昇する事態を招きやすくなる。よって、BaOの含有量は0〜6%、0〜3%、0〜2%、0〜1.5%、0〜1%、0〜0.5%、特に0〜0.1%未満が好ましい。
MgO+CaO+SrO+BaOは、液相温度を下げて、ガラス中に結晶異物を発生させ難くする成分であり、また溶融性や成形性を高める成分であり、その含有量は0〜25%、1〜20%、3〜15%、5〜10%、6.5〜9.5%、特に7〜9%が好ましい。MgO+CaO+SrO+BaOの含有量が少ないと、融剤としての働きを十分に発揮できず、溶融性が低下することに加えて、熱膨張係数が低くなり過ぎ、Siの熱膨張係数に整合し難くなる。一方、MgO+CaO+SrO+BaOの含有量が多いと、密度が上昇し、ガラスを軽量化し難くなり、また比ヤング率が低下するとともに、熱膨張係数が高くなり過ぎる。
上記成分以外にも、他の成分を例えば25%、好ましくは15%までガラス組成中に添加することができる。
清澄剤は、泡品位を高めるために用いる成分である。従来、清澄剤として、As2O3、Sb2O3が使用されていた。しかし、As2O3、Sb2O3は、環境負荷物質であり、環境的観点から、これらの使用量を削減することが要求されている。そこで、清澄剤として、SnO2を用いると、環境的要請に配慮しつつ、泡品位を高めることができる。
SnO2は、高温域で良好な清澄作用を発揮する成分であるとともに、高温粘性を低下させる成分であり、その含有量は0〜1%、0.001〜1%、0.01〜0.5%、特に0.05〜0.3%が好ましい。SnO2の含有量が1%より多いと、SnO2の失透結晶がガラス中に析出しやすくなる。なお、SnO2の含有量が0.001%より少ないと、上記の効果を享受し難くなる。
As2O3、Sb2O3も清澄剤として有効に作用し、本発明は、これらの成分の含有を完全に排除するものではないが、環境的観点から、これらの成分の含有量をそれぞれ0.1%未満、特に0.05%未満に規制することが好ましい。また、F、Cl等のハロゲンは、溶融温度を低温化するとともに、清澄剤の作用を促進させる効果があり、結果として、溶融コストを低廉化しつつ、ガラス製造窯の長寿命化を図ることができる。しかし、F、Clの含有量が多過ぎると、ガラスフィルム上に形成される金属の配線パターンを腐食させる場合がある。よって、F、Clの含有量はそれぞれ1%以下、0.5%以下、0.1%未満、0.05%以下、特に0.01%以下が好ましい。
上記の通り、清澄剤として、SnO2が好適であるが、ガラス特性を損なわない限り、CeO2、SO3、C、金属粉末(例えばAl、Si等)を5%まで添加することができる。
ZnOは、溶融性を高める成分であるが、その含有量が多くなると、誘電率や誘電正接が高くなり、またガラスが失透しやすくなるとともに、歪点が低下する上、密度も上昇しやすくなる。よって、ZnOの含有量は0〜10%、0〜5%、0〜3%、0〜0.5%、特に0〜0.3%が好ましく、理想的には実質的に含有しないことが望ましい。ここで、「実質的にZnOを含有しない」とは、ガラス組成中のZnOの含有量が0.1%以下の場合を指す。
ZrO2は、耐候性を高める成分であるが、その含有量が多くなると、誘電率や誘電正接が高くなる。よって、ZrO2の含有量は0〜5%、0〜3%、0〜0.5%、特に0〜0.2%が好ましく、理想的には実質的に含有しないことが望ましい。ここで、「実質的にZrO2を含有しない」とは、ガラス組成中のZrO2の含有量が0.01%以下の場合を指す。なお、耐候性を高めたい場合は、ZrO2の含有量を0.01%以上にすることが好ましい。
TiO2は、高温粘性を下げて、溶融性を高める成分であるとともに、ソラリゼーションを抑制する成分であるが、ガラス組成中に多く添加すると、誘電率や誘電正接が高くなり、またガラスが着色し、透過率が低下しやすくなる。よって、TiO2の含有量は0〜5%、0〜3%、0〜1%、特に0〜0.02%が好ましい。
P2O5は、耐失透性を高める成分であるが、ガラス組成中に多く添加すると、ガラス中に分相、乳白が生じることに加えて、耐水性が顕著に低下する。よって、P2O5の含有量は0〜5%、0〜1%、特に0〜0.5%が好ましい。
Y2O3、Nb2O5、La2O3は、歪点を高める働きがあるが、これらの含有量が多いと、誘電率、誘電正接、密度が上昇しやすくなる。よって、これらの成分の含有量は、それぞれ0〜3%、0〜1%、特に0〜0.1%が好ましい。
Li2O+Na2O+K2Oの含有量が多くなると、熱膨張係数が高くなったり、歪点が低下したり、TFTの特性が劣化する。よって、Li2O+Na2O+K2Oの含有量は0〜10%未満、0〜6%、0〜5%未満、0〜3%、0〜1%、特に0〜0.1%が好ましく、理想的には実質的に含有しないことが望ましい。ここで、「実質的にLi2O+Na2O+K2Oを含有しない」とは、ガラス組成中のLi2O+Na2O+K2Oの含有量が0.1%未満の場合を指す。
本発明のガラスフィルムにおいて、ガラス組成範囲を以下のように規定すれば、誘電率が低下し、またSiの熱膨張係数に整合しやすくなるとともに、高温粘度が低下し、しかも液相粘度が高くなりやすい。
(1)ガラス組成として、質量%で、SiO2 50〜70%、Al2O3 0.1〜20%、B2O3 11〜25%、MgO+CaO+SrO+BaO 5〜13%、MgO 0〜10%、CaO 0〜9%、SrO 0〜7%、BaO 0〜7%含有し、As2O3の含有量が0.5%未満、Sb2O3の含有量が0.5%未満、Fの含有量が0.1%未満、Clの含有量が0.1%未満、アルカリ金属酸化物の含有量が10%未満、
(2)ガラス組成として、質量%で、SiO2 55〜70%、Al2O3 11〜18%、B2O3 12〜22%、MgO+CaO+SrO+BaO 7〜11%、MgO 0〜9%、CaO 0.1〜9%、SrO 0〜6%、BaO 0〜6%含有し、As2O3の含有量が0.1%未満、Sb2O3の含有量が0.1%未満、Fの含有量が0.1%未満、Clの含有量が0.1%未満、アルカリ金属酸化物の含有量が5%未満、
(3)ガラス組成として、質量%で、SiO2 55〜70%、Al2O3 12〜17%、B2O3 12〜19%、MgO+CaO+SrO+BaO 7〜11%、MgO 0〜5%、CaO 2〜9%、SrO 0〜3%、BaO 0〜3%含有し、As2O3の含有量が0.1%未満、Sb2O3の含有量が0.1%未満、Fの含有量が0.1%未満、Clの含有量が0.1%未満、アルカリ金属酸化物の含有量が1%未満、
(4)ガラス組成として、質量%で、SiO2 55〜65%、Al2O3 13〜18%、B2O3 13〜19%、MgO+CaO+SrO+BaO 7〜10%、MgO 0〜1%、CaO 6.5〜9%、SrO 0〜1%、BaO 0〜1%含有し、As2O3の含有量が0.05%未満、Sb2O3の含有量が0.05%未満、Fの含有量が0.1%未満、Clの含有量が0.1%未満、アルカリ金属酸化物の含有量が0.1%未満、
(5)ガラス組成として、質量%で、SiO2 57〜63%、Al2O3 15〜17%、B2O3 15〜18%、MgO+CaO+SrO+BaO 7〜9%、MgO 0〜1%、CaO 7〜9%、SrO 0〜0.5%、BaO 0〜0.5%、SnO2 0.01〜0.6%含有し、As2O3の含有量が0.05%未満、Sb2O3の含有量が0.05%未満、Fの含有量が0.1%未満、Clの含有量が0.1%未満、アルカリ金属酸化物の含有量が0.1%未満。
(1)ガラス組成として、質量%で、SiO2 50〜70%、Al2O3 0.1〜20%、B2O3 11〜25%、MgO+CaO+SrO+BaO 5〜13%、MgO 0〜10%、CaO 0〜9%、SrO 0〜7%、BaO 0〜7%含有し、As2O3の含有量が0.5%未満、Sb2O3の含有量が0.5%未満、Fの含有量が0.1%未満、Clの含有量が0.1%未満、アルカリ金属酸化物の含有量が10%未満、
(2)ガラス組成として、質量%で、SiO2 55〜70%、Al2O3 11〜18%、B2O3 12〜22%、MgO+CaO+SrO+BaO 7〜11%、MgO 0〜9%、CaO 0.1〜9%、SrO 0〜6%、BaO 0〜6%含有し、As2O3の含有量が0.1%未満、Sb2O3の含有量が0.1%未満、Fの含有量が0.1%未満、Clの含有量が0.1%未満、アルカリ金属酸化物の含有量が5%未満、
(3)ガラス組成として、質量%で、SiO2 55〜70%、Al2O3 12〜17%、B2O3 12〜19%、MgO+CaO+SrO+BaO 7〜11%、MgO 0〜5%、CaO 2〜9%、SrO 0〜3%、BaO 0〜3%含有し、As2O3の含有量が0.1%未満、Sb2O3の含有量が0.1%未満、Fの含有量が0.1%未満、Clの含有量が0.1%未満、アルカリ金属酸化物の含有量が1%未満、
(4)ガラス組成として、質量%で、SiO2 55〜65%、Al2O3 13〜18%、B2O3 13〜19%、MgO+CaO+SrO+BaO 7〜10%、MgO 0〜1%、CaO 6.5〜9%、SrO 0〜1%、BaO 0〜1%含有し、As2O3の含有量が0.05%未満、Sb2O3の含有量が0.05%未満、Fの含有量が0.1%未満、Clの含有量が0.1%未満、アルカリ金属酸化物の含有量が0.1%未満、
(5)ガラス組成として、質量%で、SiO2 57〜63%、Al2O3 15〜17%、B2O3 15〜18%、MgO+CaO+SrO+BaO 7〜9%、MgO 0〜1%、CaO 7〜9%、SrO 0〜0.5%、BaO 0〜0.5%、SnO2 0.01〜0.6%含有し、As2O3の含有量が0.05%未満、Sb2O3の含有量が0.05%未満、Fの含有量が0.1%未満、Clの含有量が0.1%未満、アルカリ金属酸化物の含有量が0.1%未満。
誘電率を低下させるためには、一般的に、ガラス組成中のSiO2の含有量を増加させることが有効である。しかし、無アルカリガラスまたは低アルカリガラスの場合、SiO2の含有量を増加させると、溶融性が著しく低下する場合がある。しかし、ガラス組成範囲を上記(3)〜(5)のように規制すれば、誘電率を低下させつつ、溶融性の低下を抑制することができる。
本発明のガラスフィルムにおいて、密度は2.6g/cm3以下、2.5g/cm3以下、2.45g/cm3以下、2.42g/cm3以下、2.40g/cm3以下、2.38g/cm3以下、2.35g/cm3以下、特に2.34g/cm3以下が好ましい。密度が2.6g/cm3より大きいと、ガラスフィルムを軽量化し難くなる。ここで、「密度」は、周知のアルキメデス法で測定した値を指す。
本発明のガラスフィルムにおいて、熱膨張係数は25〜50×10−7/℃、29〜45×10−7/℃、31〜39×10−7/℃、32〜38×10−7/℃、33〜37×10−7/℃、特に33〜35×10−7/℃が好ましい。熱膨張係数が上記範囲外となると、ガラスフィルムが、TFT等の膜との熱膨張係数差に起因して、反りやすくなる。なお、フィルム厚が小さい程、ガラスフィルムが反りやすくなる。そのため、フィルム厚が小さい程、熱膨張係数を上記範囲内に規制する必要性が高くなる。
本発明のガラスフィルムにおいて、歪点は500℃以上、550℃以上、620℃以上、630℃以上、640℃以上、650℃以上、特に660℃以上が好ましい。歪点が低いと、ガラスフィルムが、有機ELディスプレイ用基板に使用する場合に、p−Si・TFTの製造工程で熱収縮しやすくなる。
高温溶融は、ガラス溶融窯の負担を増加させる。ガラス溶融窯に使用されるアルミナやジルコニア等の耐火物は、高温になる程、溶融ガラスに激しく浸食される。耐火物の浸食量が多くなると、ガラス溶融窯のライフサイクルが短くなり、結果として、ガラスフィルムの製造コストが高騰する。また、高温溶融を行う場合、ガラス溶融窯の構成部材に高耐熱性の構成部材を使用する必要があるため、ガラス溶融窯の構成部材が割高になり、結果として、ガラスの溶融コストが高騰する。さらに、高温溶融は、ガラス溶融窯の内部を高温に保持する必要があるため、低温溶融に比べて、ランニングコストが高騰する。したがって、本発明のガラスフィルムにおいて、102.5dPa・sにおける温度は1590℃以下、1580℃以下、1570℃以下、1560℃以下、特に1550℃以下が好ましい。102.5dPa・sにおける温度が1590℃より高いと、低温溶融が困難になり、また泡品位が低下しやすくなり、結果として、ガラスフィルムの製造コストが高騰しやすくなる。ここで、「102.5dPa・sにおける温度」は、溶融温度に相当し、白金球引き上げ法で測定した値を指す。
本発明のガラスフィルムにおいて、液相温度は1180℃以下、1150℃以下、1110℃以下、1070℃以下が好ましい。このようにすれば、ガラスに失透結晶が発生し難くなるため、オーバーフローダウンドロー法等でガラスを成形しやすくなる。このため、ガラスフィルムの表面品位を向上しつつ、ガラスフィルムの製造コストを低廉化することができる。なお、液相温度は、耐失透性の指標であり、液相温度が低い程、耐失透性に優れる。
本発明のガラスフィルムにおいて、液相粘度は104.5dPa・s以上、105.0dPa・s以上、105.5dPa・s以上、105.7dPa・s以上、特に105.8dPa・s以上が好ましい。このようにすれば、成形時に失透結晶が発生し難くなるため、オーバーフローダウンドロー法等でガラスを成形しやすくなり、ガラスフィルムの表面品位を向上しつつ、ガラスフィルムの製造コストを低廉化することができる。なお、液相粘度は、成形性の指標であり、液相粘度が高い程、成形性に優れる。
本発明のガラスフィルムは、オーバーフローダウンドロー法で成形されてなることが好ましい。このようにすれば、未研磨で表面品位が良好なガラスフィルムを作製することができる。その理由は、オーバーフローダウンドロー法の場合、ガラスフィルムの表面となるべき面は樋状耐火物に接触せず、自由表面の状態で成形されるからである。樋状構造物の構造や材質は、所望の寸法や表面品位を実現できるものであれば、特に限定されない。また、下方への延伸成形を行うために、ガラスフィルムに対して力を印加する方法は、所望の寸法や表面品位を実現できるものであれば、特に限定されない。例えば、充分に大きい幅を有する耐熱性ロールをガラスフィルムに接触させた状態で回転させて延伸する方法を採用してもよいし、複数の対になった耐熱性ロールをガラスフィルムの端面近傍のみに接触させて延伸する方法を採用してもよい。なお、液相温度が低く、液相粘度が高い程、オーバーフローダウンドロー法でガラスフィルムを成形しやすくなる。
本発明のガラスフィルムは、オーバーフローダウンドロー法以外にも、種々の成形方法を適用することができる。例えば、スロットダウンドロー法、リドロー法等を適用することができる。
本発明のガラスフィルムにおいて、表面粗さRaは、50Å以下、30Å以下、10Å以下、5Å以下、3Å以下、2Å以下である。表面粗さRaが大きくなると、ガラスフィルム上に形成されるITOやTFT等の膜の品位が低下し、デバイスが表示不良を引き起こすおそれがある。ここで、「表面粗さ(Ra)」は、JIS B0601:2001に準拠した方法により測定した値を指す。
本発明のガラスフィルムは、所定のガラス組成になるように調合したガラスバッチを連続式ガラス溶融窯に投入し、このガラスバッチを加熱溶融した後、得られた溶融ガラスを清澄し、成形装置に供給した上で薄板形状等に成形することにより作製することができる。
以下、実施例に基づいて、本発明を詳細に説明する。
表1は、本発明の実施例(試料No.1〜10)を示している。
次のようにして、試料No.1〜10を作製した。まず表中のガラス組成になるように調合したガラスバッチを白金坩堝に入れ、1600℃で24時間溶融した後、カーボン板上に流し出して平板形状に成形した。次に、得られた各試料について、誘電率、誘電正接、密度、熱膨張係数α、歪点、徐冷点、軟化点、104.0dPa・sにおける温度、103.0dPa・sにおける温度、102.5dPa・sにおける温度、液相温度TL、液相粘度logηTLを評価した。
誘電率、誘電正接は、ASTM D150に準拠し、周波数1MHz、25℃における測定値である。
密度は、周知のアルキメデス法で測定した値である。
熱膨張係数αは、ディラトメーターで測定した値であり、30〜380℃の温度範囲における平均値である。
歪点、徐冷点および軟化点は、ASTM C336の方法に基づいて測定した値である。
104.0dPa・sにおける温度、103.0dPa・sにおける温度、102.5dPa・sにおける温度は、白金球引き上げ法で測定した値である。
液相温度TLは、標準篩30メッシュ(500μm)を通過し、50メッシュ(300μm)に残るガラス粉末を白金ボートに入れ、温度勾配炉中に24時間保持して、結晶の析出する温度を測定した値である。
液相粘度logηTLは、液相温度TLにおけるガラスの粘度を白金引き上げ法で測定した値である。
表1から明らかなように、試料No.1〜10は、ガラス組成が所定範囲に規制されているため、誘電率が4.93以下、誘電正接が0.0007以下、密度が2.39g/cm3以下、熱膨張係数αが30〜35×10−7/℃、歪点が511℃以上、102.5dPa・sにおける温度が1548℃以下、液相温度TLが1190℃以下、液相粘度logηTLが4.0以上であった。なお、試料No.1〜10は、ガラス組成中にAs2O3、Sb2O3を含有していないが、泡品位が良好であった。
試験溶融炉で表1に記載の試料No.1〜4を溶融し、オーバーフローダウンドロー法でフィルム厚50μmのガラスフィルムを成形したところ、表面粗さ(Ra)は20Å以下であった。なお、成形に際し、引っ張りローラーの速度、冷却ローラーの速度、加熱装置の温度分布、溶融ガラスの温度、溶融ガラスの流量、板引き速度、攪拌スターラーの回転数等を適宜調整することで、ガラスフィルムの表面品位を調節した。表面粗さ(Ra)」は、JIS B0601:2001に準拠した方法により測定した値である。
試験溶融炉で表1に記載の試料No.1〜10を溶融し、オーバーフローダウンドロー法またはリドロー法でフィルム厚30μmのガラスフィルムを成形した。次に、得られたガラスフィルムについて、Nd:YAGレーザーを照射し、直径30μmの貫通穴を形成し、更にその貫通孔に対して、アルミめっきを行い、ガラスフィルムの前面と背面間で導通が取れるように処理を行った。続いて、ガラスフィルムの前面に電極等の配線パターンを形成した。最後に、パターニングを行ったガラスフィルムを複数用意し、これらを積層することにより、配線基板を作製した。
Claims (9)
- フィルム厚が100μm以下であり、周波数1MHzにおける誘電率が5以下、周波数1MHzにおける誘電正接が0.5以下であることを特徴とするガラスフィルム。
- ガラス組成として、質量%で、SiO2 40〜80%、Al2O3 0〜20%、B2O3 10〜30%、MgO 0〜10%、CaO 0〜10%、SrO 0〜10%、BaO 0〜10%含有することを特徴とする請求項1に記載のガラスフィルム。
- ガラス組成として、質量%で、SiO2 55〜75%、Al2O3 10〜20%、B2O3 13〜30%、MgO 0〜4%、CaO 1〜10%、SrO 0〜5%、BaO 0〜5%、Li2O+Na2O+K2O 0〜6%含有することを特徴とする請求項1に記載のガラスフィルム。
- ガラス組成として、質量%で、SiO2 55〜63%、Al2O3 10〜20%、B2O3 13〜20%、MgO 0〜2%、CaO 6〜10%、SrO 0〜3%、BaO 0〜3%、MgO+CaO+SrO+BaO 6.5〜10%、Li2O+Na2O+K2O 0〜0.1%含有することを特徴とする請求項1に記載のガラスフィルム。
- 熱膨張係数が25〜50×10−7/℃であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のガラスフィルム。
- 液相粘度が104.0dPa・s以上であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のガラスフィルム。
- オーバーフローダウンドロー法で成形されてなることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のガラスフィルム。
- 有機ELディスプレイの基板に用いることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載のガラスフィルム。
- 配線基板に用いることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載のガラスフィルム。
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