[发明专利]平面显示器用的硅酸盐玻璃基板

说明书

技术领域

本发明属于玻璃制造领域，涉及一种碱土铝硼硅酸盐玻璃组分，它可广泛适用于制作平面显示器的玻璃基板，特别适合于低温多晶硅薄膜晶体管液晶显示器（LTPS TFT-LCD）基板玻璃及有机电激发光显示器（OEL）基板玻璃。

背景技术

随着平面显示行业的快速发展，对各种显示器件的需求正在不断增长，比如有源矩阵液晶显示（AMLCD）、有机发光二极管（OLED）以及应用低温多晶硅技术的有源矩阵液晶显示（LTPS TFT-LCD）器件，这些显示器件都基于使用薄膜半导体材料生产薄膜晶体管(TFT)技术。目前，硅基TFT可分为非晶硅(a-Si)TFT、多晶硅(p-Si)TFT和单晶硅（SCS）TFT，其中非晶硅(a-Si)TFT为现在主流TFT-LCD应用的技术，但是，在非晶硅薄膜上制作的有源矩阵TFT由于其电子迁移率低，而不得不将器件面积作得稍大，因此在很小的像素面积上占据了不少比例，使像素的开口率（有效像素面积/全部像素面积）仅70%左右。严重影响了背光源的有效利用，而无源液晶显示虽然不能显示视频图象，但是其开口率高（不计像素间隔，可达100%），在开口率方面的相互竞争，导致人们开发了开口率达80%以上的多晶硅TFT有源矩阵，即P-TFT-LCD。多晶硅的电子迁移率比非晶硅的电子迁移率高一个数量级，因此器件可以作小一些，开口率自然高。而且，由于电子迁移率提高了一个数量级，可以满足AMOLED对驱动电流的要求。同时LTPS多晶硅(p-Si)TFT可以提高显示器的响应时间，提高显示器的亮度，并且完全可以将速度不是很高的行列驱动器也作在液晶显示器基板的多晶硅层上，使面板同时具有窄框化（Narrow Frame Size）与高画质的特性，可以制造更加轻薄的显示器件。

非晶硅(a-Si)TFT技术，在生产制程中的处理温度可以在300~450℃温度下完成。LTPS多晶硅(p-Si)TFT在制程过程中需要在较高温度下多次处理，基板必须在多次高温处理过程中不能发生变形，这就对基板玻璃性能提出更高的要求，优选的应变点高于650℃，更优选的是高于670℃、720℃。同时玻璃基板的膨胀系数需要与硅的膨胀系数相近，尽可能减小应力和破坏，因此基板玻璃优选的线性热膨胀系数在28~39×10^-7/℃之间。为了便于生产，降低生产成本，作为显示器基板用的玻璃应该具有较低的熔化温度和液相线温度。

大多数硅酸盐玻璃的应变点随着玻璃形成体含量的增加和改性剂含量的减少而增高。但同时会造成高温熔化和澄清困难，造成耐火材料侵蚀加剧，增加能耗和生产成本。因此，通过组分改良，使得低温粘度增大的同时还要保证高温粘度不会出现大的提升，甚至降低才是提高应变点的最佳突破口。

用于平面显示的玻璃基板，需要通过溅射、化学气相沉积（CVD）等技术在底层基板玻璃表面形成透明导电膜、绝缘膜、半导体（多晶硅、无定形硅等）膜及金属膜，然后通过光蚀刻（Photo-etching）技术形成各种电路和图形，如果玻璃含有碱金属氧化物（Na₂O，K₂O，Li₂O），在热处理过程中碱金属离子扩散进入沉积半导体材料，损害半导体膜特性，因此，玻璃应不含碱金属氧化物，首选的是以SiO₂、Al₂O₃、B₂O₃、碱土金属氧化物RO（RO=Mg、Ca、Sr）等为主成分的碱土铝硼硅酸盐玻璃。

在玻璃基板的加工过程中，基板玻璃是水平放置的，玻璃在自重作用下，有一定程度的下垂，下垂的程度与玻璃的密度成正比、与玻璃的杨氏模量成反比。随着基板制造向着大尺寸、薄型化方向的发展，制造中玻璃板的下垂必须引起重视。因此应设计组成，使基板玻璃具有尽可能低的密度和尽可能高的弹性模量。

为了得到无泡的无碱玻璃，利用澄清气体，从玻璃熔液中驱逐玻璃反应时产生的气体，另外在均质化熔化时，需要再次利用产生的澄清气体，增大泡层径，使其上浮，由此取出参与的微小泡。

可是，用作平板显示器用玻璃基板的玻璃熔液的粘度高，需用较高的温度熔化。在此种的玻璃基板中，通常在1300~1500度引起玻璃化反应，在1500度以上的高温下脱泡、均质化。因此，在澄清剂中，广泛使用能够在宽的温度范围（1300~1700度范围）产生澄清气体的As₂O₃。