[發明專利]鋁硼硅酸鹽玻璃組合物及其應用

有效

• 申請號: 200710054524.9
• 申請日: 2007-06-07
• 公開（公告）號: CN101092280A
• 公開（公告）日: 2007-12-26
• 發明（設計）人: 趙文明;曹國喜;陳安國;張廣濤;付玉川
• 申請（專利權）人: 河南安彩高科股份有限公司;安彩液晶顯示器件有限責任公司
• 主分類號: C03C3/093
• 分類號: C03C3/093;C03C3/091
• 代理公司: 鄭州科維專利代理有限公司
• 代理人: 張欣棠;張國文

技術領域

本發明涉及一種基本無堿的用于平板顯示器的鋁硼硅酸鹽玻璃組合物，具有較低的熔化溫度，它適合于平板顯示器，尤其是適合于TFT-LCD玻璃基板；本發明還涉及一種平板顯示器用玻璃基板，它根據一種基本無堿的鋁硼硅酸鹽玻璃組成生產，本發明還涉及該玻璃板在平板顯示器中的應用。

發明背景

平板顯示器玻璃基板廣泛應用于液晶顯示器-LCD(Liqiud?CrystalDisplays)、薄膜場致發光顯示器-TFED(Thin?Film?ElectroluminescentDisplays)、等離子顯示器-PDP(Plasma?Display?Panels)、EL顯示器等。其中LCD顯示器對玻璃基板本身的性質和平板質量要求最嚴格，TFED和PDP的要求稍差。在LCD中，玻璃基板作用包括兩方面：一是使液晶保持一定厚度；二是承載驅動所必需的透明電極和開關元件。

目前普遍采用的有源矩陣型TFT-LCD根據驅動方式分為兩種，一種是采用非晶硅a-Si(amorphous?Silicon)薄膜晶體管作為有源矩陣驅動方式的液晶顯示器，即a-Si?TFT型LCD；另一種是采用多晶硅p-Si(polycrystalline?Silicon)薄膜晶體管作為有源矩陣驅動方式的液晶顯示器，即p-Si?TFT型LCD。在液晶顯示面板的制備過程中，首先要通過濺射、化學氣相沉積(CVD)等技術在基板玻璃表面形成透明導電膜、絕緣膜、半導體(多晶硅、無定形硅等)膜及金屬膜，然后通過光蝕刻(Photo-etching)技術形成各種電路和圖形。在膜沉積和光蝕刻階段，玻璃基板要經受各種熱處理和化學處理，其中無定形硅、多晶硅半導體膜的形成過程要經受500-600℃高溫熱處理。

在外觀質量方面，基板玻璃應具有足夠高的均勻度、平整度和無宏觀缺陷。高性能顯示器制造工藝包括多次精密光刻，假如TFT-LCD兩基板精度不能保證，則兩基板間距就會產生局部誤差，直接影響到電場和象素，使顯示器的灰度和色彩不均勻。平面度低的基板在光刻過程中也會導致電路出現缺陷。

基板玻璃的熱性能要求主要涉及玻璃的熱膨脹系數和應變點。在液晶面板的制備過程中，基板玻璃反復經受快速加熱和冷卻的熱沖擊，隨著基板尺寸的增加，玻璃表面微裂紋產生的幾率增加，意味著基板在熱處理過程中破裂的可能性增加，減小玻璃的膨脹系數可以降低由于溫差造成的熱應力；另一方面，如果基板玻璃與薄膜晶體管(TFT)材料(如多晶硅、無定形硅)之間的膨脹系數差異較大，在熱處理過程中，玻璃板將發生翹曲，因此，基板玻璃的膨脹系數應與多晶硅和無定形硅材料相匹配，其最佳值約為30-38×10^-7/℃。如果基板玻璃的耐熱性不足(應變點低)，在制備半導體膜的過程中，玻璃板要經受500-600℃的高溫處理，基板玻璃的熱收縮可能造成TFT的象素點距誤差，導致顯示缺陷，同時玻璃板還可能產生變形和翹曲，因此，基板玻璃應具有高的耐熱性，其應變點(粘度為10^14.5泊的溫度)應高于650℃。

有源矩陣型(非本征型)LCD，由于在基板上制造a-Si或p-Si器件，熱加工溫度相當高，特別是p-Si器件。熱加工溫度主要取決于制造薄膜晶體管TFT器件工藝，因為柵介電材料SiNx的鍍膜要求溫度高達600℃以上高溫，這時來自基板的堿金屬離子可能通過阻隔層。堿金屬對TFT柵介電材料的污染導致器件壽命下降，Na⁺遷移率最高，污染也最嚴重。由于原料和耐火材料等帶入的堿金屬雜質，如Na₂O等，無堿玻璃基板中的堿金屬是無法避免的，一般要求堿金屬含量＜1000ppm，要求基板與TFT界面的堿金屬含量在5ppm以下。

通常選擇的TFT-LCD玻璃系統為含Al₂O₃的硼硅酸鹽玻璃體系。無堿的鋁硼硅酸鹽玻璃具有優良的耐熱性和化學穩定性，但熔化溫度非常高，對生產高質量TFT-LCD液晶玻璃基板造成了很大困難。如美國專利US?6537937和US?5801109公開的一類無堿玻璃，其熔化點(粘度為102泊時的溫度)超過1700℃，公開號為CN?1764610A的中國專利公開的一類無堿玻璃，熔化點更是高達1740℃以上。從玻璃生產者的角度講，過高的玻璃熔制溫度將導致玻璃窯爐耐火材料侵蝕的加速和窯爐壽命的縮短，玻璃熔制溫度過高還造成高溫儀器和設備的使用受限，還會在提供高質量玻璃板方面造成困難，玻璃的成品率受影響，成本增加；另外，過高的熔制溫度造成能耗增加。

發明內容