[发明专利]无碱玻璃及无碱玻璃基板

说明书

技术领域

本发明涉及适合液晶显示器或有机EL显示器等的基板、硬盘、过滤器、传感器等基板及CMOS等固体摄像元件等的防护玻璃罩的无碱玻璃及无碱玻璃基板。

背景技术

在液晶显示器或有机EL显示器等的基板、硬盘、过滤器、传感器等基板及CMOS等固体摄像元件等的防护玻璃罩中广泛使用玻璃基板。尤其，在液晶显示器或有机EL显示器中，以薄膜晶体管(以下，称为TFT)为代表的由有源元件驱动像素的有源矩阵型液晶显示器成为了主流，这些广泛使用于液晶电视、笔记本电脑、液晶监视器、移动电话及数码相机的显示器等彩色显示或动画显示的显示器中。在有源矩阵型液晶显示器中，在玻璃基板的表面利用薄膜形成有TFT元件或信号线等微米级别的高精细的电子电路。

以上的用途的玻璃基板要求以下所示的各种特性(根据需要，参照专利文献1)。

(1)若在玻璃中含有碱金属氧化物，则在热处理中向碱离子成膜的半导体物质中扩散，导致膜特性的劣化，因此，实质上不含有碱金属氧化物。

(2)具有不因在光蚀刻工序中使用的药品(各种酸、碱等)而劣化的耐药品性。

(3)具有在成膜、退火等热处理工序中不热收缩的高应变点。

(4)为了实现显示器的轻量化，密度小。

(5)与周围部件的热膨胀系数一致。

专利文献1：日本特开2000-302475号公报

另外，这种玻璃基板还要求以下的(6)～(8)的特性。

(6)为了使熔融缺陷不存在于玻璃基板中，熔融性优越。尤其泡缺陷不存在。

无碱的玻璃系(无碱玻璃)中不含有作为熔剂成分效果高的碱金属氧化物，要求高度的熔融技术。作为熔融无碱玻璃的方法，可以举出提高熔融窑的温度的方法等最佳化熔融设备·熔融条件的方法或降低玻璃的熔点，使得容易熔化玻璃的方法。在后者的方法中，作为玻璃的熔融性的指标，有高温粘度10^2.5dPa·s时的温度，高温粘度10^2.5dPa·s时的温度越低，越能够熔化玻璃。即，在高温粘度10^2.5dPa·s时的温度越低，越能够在低温下熔融玻璃，并且，熔融玻璃的泡消除性良好，能够减少玻璃基板中的泡缺陷。另外，若高温粘度10^2.5dPa·s时的温度高，则为了均匀地熔融玻璃，需要将熔融窑保持为高温，伴随于此，氧化铝或氧化锆等熔融窑中使用的耐火物容易被侵蚀，其结果，熔融窑的生命周期变短，导致玻璃基板的制造成本高涨。另一方面，若降低熔融温度，则除了能够降低耐火物或铂族元素等颗粒的产生概率之外，能够低廉化熔融玻璃方面的能量成本，且能够降低环境负荷。若考虑以上方面，则熔融温度的降低为制造无碱玻璃基板方面重要的技术课题。

以往的无碱玻璃为了满足上述要求特性(1)～(5)，在高温粘度10^2.5dPa·s时的温度高，具体来说，在高温粘度10^2.5dPa·s时的温度比1550℃高。即，以往的无碱玻璃为了使高温粘度10^2.5dPa·s时的温度为1550℃以下，具有牺牲各种要求特性的一部分的必要性、尤其提高液相粘度的必要性。

另外，为了得到没有泡的玻璃，重要的是，使用从玻璃化反应时到均匀化熔融时的温度区域中产生澄清气体的澄清剂(泡消除剂、消泡剂)。即，气体的澄清是利用澄清气体将在玻璃化反应时产生的气体从玻璃熔融液驱散，进而，利用在均匀化熔融时再次产生的澄清气体增大残留的微小泡，使其浮上而除去。还有，如上所述，使用于液晶显示器用玻璃基板的无碱玻璃的玻璃熔融液的粘度高，与含有碱成分的玻璃相比，在更高温度下进行熔融。以往为止，在澄清剂中广泛使用在范围广的温度区域(1200～1600℃左右)产生澄清气体的As₂O₃。但是，As₂O₃的毒性非常强，在玻璃的制造工序或废玻璃的处理时等可能污染环境，不能满足后述的要求特性(8)。因而，为了考虑环境，同时减少泡缺陷，需要使用As₂O₃以外的澄清剂。在那样的情况下，若将高温粘度10^2.5dPa·s时的温度设为1550℃以下，则泡消除性变得良好，因此，容易得到与As₂O₃等同的澄清效果。

(7)为了在玻璃中不存在熔融、成形中产生的异物，耐失透性优越。