[发明专利]无碱硼铝硅酸盐玻璃及其应用

说明书

本发明涉及一种无碱硼铝硅酸盐玻璃。本发明还涉及这种玻璃的应用。

在平板液晶显示技术中作为基板用途的玻璃有很高的要求，例如，在TN(扭转向列)/STN(超扭转向列)显示，有效矩阵液晶显示器(AMLCDs)，薄膜晶体管(TFTs)或等离子体编址液晶显示(PALCs)中。除了用于平板荧光屏生产方法中的高抗热震性和良好耐化学腐蚀性以外，所述玻璃应该在宽光谱范围(VIS，UV)具有高的透明性，而且为了减轻重量，还应具有低的密度。用作集成半导体电路的基板材料，例如在TFT显示器(“玻璃基片”(“chip on glass”))中，还要求与通常在最高300℃的低温下以无定型硅(a-Si)形式沉积在玻璃基板上的薄膜材料硅热匹配。该无定型硅经随后约600℃温度下的热处理进行部分重结晶。由于a-Si部分，所得部分结晶的多晶-Si层具有热膨胀系数为α_20/300≌3.7×10^-6/K的特征。热膨胀系数α_20/300取决于a-Si/多晶硅比例，可在2.9×10^-6/K和4.2×10^-6/K之间变化。当通过700℃以上的高温处理或用CVD方法直接沉积产生基本为结晶的Si层时，这在光电薄膜中同样是所希望的，还要求基板具有明显减小的热膨胀系数，3.2×10^-6/K或更小。另外，显示和光电技术的应用还要求不存在碱金属离子。根据Na⁺扩散进入半导体层一般引起“中毒”作用，由生产而造成的氧化钠含量在1000ppm以下是可以容忍的。

经济地大规模工业生产品质合格(没有气泡，结石，夹杂物)适用玻璃应该是可能的，例如，在浮法玻璃厂或通过拉制法。尤其是，用拉制法生产表面不平度低的无斑纹薄(＜1mm)基板，要求玻璃失透稳定性高。生产过程中基板的压缩，对半导体的显微结构产生不利的影响，特别对TFT显示器生产的情况，可通过建立玻璃的适当温度-粘度相关特征曲线，来对抗基板的压缩：对于热过程和形状稳定性，它应有足够高的玻璃转变温度，即T_g＞700℃，而另一方面又不应有非常高的熔化温度和加工温度(V_A)，即V_A≤1350℃。

拉普(J.C.Lapp)在“AMLCD应用的玻璃基板：性质和含义”(SPIE会议论文集，vol.3014，特邀论文(1997))文中和席密德(J.Schmid，)穆勒(Verlag C.F.Müller)在“Photovoltaik-Strom aus der Sonne”(Heidelberg 1994)文中，分别描述了对用于LCD显示技术或薄膜光电技术中玻璃基板的要求。

用碱土金属硼铝硅酸盐玻璃可很好地满足上述要求。然而，在下面出版物中描述的已知显示器或太阳能电池基板玻璃仍然有一些缺点，不能满足所有列出的要求。

许多文献描述了MgO及/或CaO含量低的玻璃，例如，JP9-169 538、JP4-160 030 A、JP9-100 135 A、EP714 862 A1、EP 341 313 B1、US5,374,595、JP9-48632A、JP8-295530A、WO97/11919及WO97/11920。显然，这些玻璃都不具有理想的熔化性能，粘度为10²dPas和10⁴dPas时的温度都非常高，而且具有较高的密度。这适用于DE 37 30 410 A1、US5,116,787及US5,116,789的无MgO的玻璃。

另一方面，MgO含量高的玻璃，如JP61-123 536 A所描述，其耐化学腐蚀、失透性及解离行为都是不够的。

在WO98/27019中所描述的玻璃含非常少的BaO及SrO，并可能对结晶敏感。

重碱土金属BaO和/或SrO含量高的玻璃，如EP 341313 B1所述，具有不理想的高密度，不良的熔化性。对于JP10-72237A的玻璃也如此。按照该实施例，该玻璃在粘度10⁴dPas和10²dPas时的温度高。

硼酸含量低的玻璃表现出过高的熔化温度，或因此在涉及这些玻璃加工方法所需的熔化及处理温度下表现出过高的粘度。这适用于JP10-45422A、JP9-263421A及JP61-132536A的玻璃。

然而，当结合低含量BaO时，这种类型的玻璃具有高的失透趋势。

相反，硼酸含量高的玻璃，如US4,824,808中所述，耐热性和耐化学腐蚀性不足，特别对于盐酸溶液。