无碱硼铝硅酸盐玻璃及其应用制造技术

本发明专利技术涉及一种无碱硼铝硅酸盐玻璃，其热膨胀系数α＃－［２０／３００］在２．８×１０＃＋［－６］／Ｋ和３．８×１０＃＋［－６］／Ｋ之间的，其组成如下（基于氧化物重量％计）：ＳｉＯ＃－［２］〉５８－６５、Ｂ＃－［２］Ｏ＃－［３］〉６－１１．５、ＭｇＯ４－８、ＢａＯ　０－〈０．５、ＺｎＯ　０－〈２、及Ａｌ＃－［２］Ｏ＃－［３］〉１４－２５、ＣａＯ　０－８，ＳｒＯ　２．６－〈４，且ＢａＯ＋ＳｒＯ〉３，或Ａｌ＃－［２］Ｏ＃－［３］〉１４－２５、ＣａＯ　０－〈２、ＳｒＯ〉０．５－〈４，或Ａｌ＃－［２］Ｏ＃－［３］〉２１－２５、ＣａＯ　０－８、ＳｒＯ〉２．６－〈８，且　ＢａＯ＋ＳｒＯ〉３，并且非常适宜用作为显示技术和光电薄膜的基板玻璃。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种无碱硼铝硅酸盐玻璃。本专利技术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(AMLCDs)，薄膜晶体管(TFTs)或等离子体编址液晶显示(PALCs)中。除了在平板荧光屏的生产方法中使用的高抗热震性和良好的耐化学腐蚀性以外，所述玻璃应该在宽光谱范围(VIS,UV)具有高的透明性，并且为了减轻重量，应该具有低的密度。用作集成半导体电路的基板材料，例如在TFT显示(“玻璃基片”(“chip on glass”))中，另外要求与在最高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。无定型硅经随后在约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α20/300≌3.7×10-6/K的特征。热膨胀系数α20/300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。在通过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，这在光电薄膜中也是所希望的，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，在显示和光电技术中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。尤其用拉制法生产表面不平度低的无斑纹薄(＜1mm)基板，还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影响，特别是对TFT显示器的情况，可通过建立玻璃的适当温度-粘度的相关特征曲线，来抵消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Tg＞700℃，而另一方面又不应有过高的熔化温度和加工温度(VA)，即VA≤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，vo1.3014，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以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含量低的玻璃，例如，JP 9-169 538、JP 4-160030 A、JP 9-100 135 A、EP 714 862 A1、EP 341 313 B1、US5,374,595、WO97/11919及WO97/11920。这些玻璃都不具有理想的熔化性能，同样明显的是，粘度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的无MgO的玻璃。US5,374,595的玻璃BaO含量高，达2-7％摩尔，这使得这些玻璃的密度不理想的高。它适用于JP 61-132536 A、JP 8-295530 A、JP 9-48632、JP9-156953的玻璃。同样，JP 10-72237 A的SrO含量高的玻璃粘度在粘度104dPas和102dPas时的温度非常高。如实施例中所示。如JP 9-263421 A及JP 10-45422 A所述，B2O3含量低的玻璃也同样如此。失透性趋势不利地高，尤其再加上玻璃的BaO含量低。另一方面，过高B2O3含量的玻璃，例如在US4,824,808中描述了这样的玻璃，是不利于所设想的高耐热和高耐化学腐蚀性能，尤其对盐酸溶液的耐蚀性。低SiO2含量玻璃没有足够的耐化学腐蚀性，特别在它们含较大量的B2O3和碱土金属含量低时。这适用于WO97/11919及EP 672 629 A2的玻璃。后一文献的较富SiO2的变体仅具有低的Al2O3含量，这不利于结晶行为。JP 61-123 33 A，涉及硬盘玻璃，它描述了SiO2、Al2O3、CaO及还任选包括B2O3组分的组成。所列玻璃碱土金属含量高，因此热膨胀系数高，这使它们不适用于LCD及PV方法。它们的外观品质可能也不会太好。本申请人的DE 196 17 344 C1和DE 196 03 698 C1披露了无碱金属、含氧化锡、低SiO2含量的或无SrO的玻璃，其热膨胀系数α20/300约3.7×10-6/K，耐化学腐蚀性非常好。它们适用于显示技术。但是，因为它们必须含有ZnO，所以不是理想的，特别是用于在浮法玻璃厂中加工。特别当ZnO含量较高(＞1.5重量％)时，通过在热成型期间的蒸发和随后的凝固，在玻璃表面上有形成ZnO涂层的危险。WO98/27019描述了用于显示及光电薄膜场合的玻璃，其密度低，耐热性强。在这些玻璃中，有些CaO含量高，SrO及BaO含量限制在总量3重量％，这使该玻璃对结晶敏感。DE 196 01 022 A1描述了选自组成范围非常宽而且必须含ZrO2及SnO的玻璃。按照实施例，这些玻璃具有较高的BaO含量，易于因必须含ZrO2而出现一些玻璃缺陷。DE 42 13 579 A1描述了用于TFT场合的其热膨胀系数α20/300＜5.5×10-6/K的玻璃，按照实施例≥4.0×10-6/K。这些B2O3含量较高和SiO2含量较低的玻璃，都不具有高的耐化学腐蚀性，特别是对稀盐酸的耐受性。在未审的日本专利公开JP 10-25132 A、JP 10-114538 A、JP10-130034 A、JP 10-59741 A、JP 10-324526 A、JP 11-43350 A、JP11-49520 A、JP 10-231139 A和JP 10-139467 A中，描述了显示器玻璃的非常宽的组成范围，这种组成范围可通过许多任选成分的方法加以改变，并在各种情况下可与一种或多种特定澄清剂混合。然而，这些文献没有指出怎样才能具体获得这些达到上述全部要求的玻璃。本专利技术的目的是，提供能满足对尤其TFT显示的液晶显示，和尤其基于μc-Si的薄层太阳能电池的基板提出的所述物理及化学性能要求的玻璃，提供耐热性高，加工范围有利和失透稳定性足够的玻璃。通过按照各独立权利要求限定的硼铝硅酸盐玻璃来达到该目的。所述玻璃含SiO2在＞58-65％重之间。含量较低时，耐化学腐蚀性降低，而含量较高时，热膨胀太小，并且玻璃的结晶趋势增大。优选最大SiO2含量为64.5重量％。所述玻璃含＞14-25重量％的Al2O3。Al2O3对其耐热性有有利影响，而不会过分增高加工温度。含量较低时，玻璃变得对结晶更为敏感。优选Al2O3含量在14.5重量％以上，特别优选在18重量％以上，最优选至少在20.5％，尤其至少为21重量％的Al2O3。优选最大Al2O3含量为24重量％。B2O3的含量限制在最大含量11.5重量％，以获得高的玻璃转变温度Tg。更高含量也会降低耐化学腐蚀性。优选为最大B2O3含量11重量％。B2O本文档来自技高网...

【技术保护点】
热膨胀系数α↓［２０／３００］在２．８×１０↑［－６］／Ｋ和３．８×１０↑［－６］／Ｋ之间的无碱硼铝硅酸盐玻璃，具有下列组成（基于氧化物重量％计）： ＳｉＯ↓［２］ ＞５８－６５ Ｂ↓［２］Ｏ↓［３］ ＞６－１１．５ Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］ ＞１４－２５ ＭｇＯ ４－８ ＣａＯ ０－８ ＳｒＯ ２．６－＜４ ＢａＯ ０－＜０．５ ＳｒＯ＋ＢａＯ ＞３ ＺｎＯ ０－２。

【技术特征摘要】
DE 2000-1-12 10000837.21．热膨胀系数α20/300在2.8×10-6/K和3.8×10-6/K之间的无碱硼铝硅酸盐玻璃，具有下列组成(基于氧化物重量％计)SiO2＞58-65B2O3＞6-11.5Al2O3＞14-25MgO 4-8CaO 0-8SrO 2.6-＜4BaO 0-＜0.5SrO+BaO ＞3ZnO 0-22．热膨胀系数α20/300在2.8×10-6/K和3.4×10-6/K之间的无碱硼铝硅酸盐玻璃，具有下列组成(基于氧化物重量％计)SiO2＞58-65B2O3＞6-11.5Al2O3＞14-25MgO4-8CaO0-＜2SrO＞0.5-＜4BaO0-＜0.5ZnO0-23．热膨胀系数α20/300在2.8×10-6/K和3.6×10-6/K之间的无碱硼铝硅酸盐玻璃，具有下列组成(基于氧化物重量％计)SiO2＞58-65B2O3＞6-11.5Al2O3＞21-25MgO 4-8CaO 0-8SrO 2.6-＜8BaO0-＜0.5SrO+BaO＞3ZnO0-24．按照权利要求1或2的硼铝硅酸盐玻璃...

【专利技术属性】
技术研发人员：U波伊切特，P布里克斯，
申请(专利权)人：肖特玻璃制造厂，
类型：发明
国别省市：DE[德国]