TW201841842A - 玻璃基板 - Google Patents
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Abstract
本發明的玻璃基板的特徵在於：作為玻璃組成，以質量%計，含有55%～65%的SiO2
、15%～25%的Al2
O3
、5.4%～9%的B2
O3
、0%～5%的MgO、5%～10%的CaO、0%～5%的SrO、0%～10%的BaO、0.01%～10%的P2
O5
，質量比SiO2
/B2
O3
為6～11.5，莫耳比（MgO+CaO+SrO+BaO）/Al2
O3
為0.8～1.4。
Description
本發明是有關於一種玻璃基板，具體而言，是有關於一種適於有機電致發光（Electroluminescence，EL）（有機發光二極體（Organic Light-Emitting Diode，OLED））顯示器、液晶顯示器的基板的玻璃基板。進而，本發明是有關於一種適於氧化物薄膜電晶體（Thin Film Transistor，TFT）、低溫多晶矽-TFT（Low Temperature Poly-Silicon，LTPS）驅動的顯示器的基板的玻璃基板。
先前以來，作為液晶顯示器等平板顯示器、硬碟、濾波器、感測器等的基板，廣泛地使用玻璃基板。近年來，除了先前的液晶顯示器，OLED顯示器因自發光、高色彩再現性、高視角、高速響應、高精細等理由而廣泛得到開發，而且一部分已實用化。另外，就智慧型手機等行動機器的液晶顯示器、OLED顯示器而言，要求小面積、且顯示出大量資訊，因此需要超高精細的畫面。進而進行動畫顯示，故亦需要高速響應。
OLED顯示器是藉由使構成畫素的OLED元件上有電流流動而發光。因此，作為驅動TFT元件，使用低電阻、高電子遷移率的材料。作為該材料，除了所述的低溫多晶矽（Low Temperature Polycrystalline Silicon，LTPS）以外，以IGZO（銦、鎵、鋅氧化物）為代表的氧化物TFT受到關注。氧化物TFT是低電阻、高遷移率，且能夠在相對低的溫度下形成。就先前的多晶矽-TFT、特別是LTPS而言，會因使非晶矽（a-矽）的膜多晶化時使用的準分子雷射的不穩定性，容易使得在大面積的玻璃基板上形成元件時TFT特性產生偏差，在電視機（Television，TV）用途等中，容易產生畫面的顯示不均。另一方面，於在大面積的玻璃基板上形成元件的情況下，氧化物TFT中TFT特性的均質性優異，因此作為有力的TFT形成材料而受到關注，且一部分已實用化。
對用於高精細的顯示器中的玻璃基板要求多個特性。特別要求以下的（1）～（4）的特性。
（1）若玻璃基板中的鹼性成分多，則於熱處理時鹼離子擴散至已成膜的半導體物質中，導致膜的特性劣化。因此，鹼性成分（特別是Li成分、Na成分）的含量須少、或實質上不含有。 （2）於半導體元件的成膜、退火等步驟中，玻璃基板是於幾百度下進行熱處理。若於進行熱處理時玻璃基板熱收縮，則容易產生圖案偏移等。因此，須不易產生熱收縮，特別是應變點須高。 （3）熱膨脹係數須接近成膜在玻璃基板上的構件（例如，a-矽、多晶矽）。例如，熱膨脹係數須為30×10-7
/℃～45×10-7
/℃。再者，若熱膨脹係數為40×10-7
/℃以下，則耐熱衝擊性亦提高。 （4）為了抑制因玻璃基板的彎曲所致的不良狀況，楊氏模量（或比楊氏模量）須高。
進而，就製造玻璃基板的觀點而言，對玻璃基板亦要求以下的（5）、（6）的特性。 （5）為了防止氣泡、異物、條紋等熔融缺陷，熔融性須優異。 （6）為了避免失透異物的混入，耐失透性須優異。 [現有技術文獻]
[專利文獻] [專利文獻1]日本專利特開2016-11256號公報
[發明所欲解決之課題] 且說，一般而言，於顯示器的薄型化時使用玻璃基板的化學蝕刻。該方法為藉由使將兩片玻璃基板貼合的顯示器面板浸漬於氫氟酸（Hydrofluoric acid，HF）系藥液中來使玻璃基板變薄的方法。
但是，先前的玻璃基板相對於HF系藥液的耐受性高，因此存在蝕刻速率非常慢的課題。為了加快蝕刻速率，提高藥液中的HF濃度時，HF系溶液中的不溶的微粒子變多，結果，該微粒子容易附著於玻璃表面，於玻璃基板的面內損及蝕刻的均勻性。
為了解決所述課題，於專利文獻1中揭示：使自無鹼玻璃中的SiO2
的含量減去Al2
O3
的2倍的含量而得的量未滿65莫耳%。但是，專利文獻1中記載的無鹼玻璃的耐失透性低（液相線溫度高），因此容易於成形時產生失透，難以進行於玻璃基板的成形。因此，專利文獻1中記載的無鹼玻璃難以兼顧蝕刻速率的高速化與高耐失透性。
因此，本發明是鑒於所述情況而成，其技術性課題在於創作一種生產性（特別是耐失透性）優異、並且相對於HF系藥液的蝕刻速率快的玻璃基板。 [解決課題之手段]
本發明者反覆進行各種實驗，結果發現，藉由於SiO2
-Al2
O3
-B2
O3
-RO（RO為鹼土金屬氧化物）系玻璃中嚴格限制玻璃組成範圍，可解決所述技術性課題，從而提出本發明。即，本發明的玻璃基板的特徵在於：作為玻璃組成，以質量%計，含有55%～65%的SiO2
、15%～25%的Al2
O3
、5.4%～9%的B2
O3
、0%～5%的MgO、5%～10%的CaO、0%～5%的SrO、0%～10%的BaO、0.01%～10%的P2
O5
，質量比SiO2
/B2
O3
為6～11.5，莫耳比（MgO+CaO+SrO+BaO）/Al2
O3
為0.8～1.4。此處，「MgO+CaO+SrO+BaO」是指MgO、CaO、SrO及BaO的合計量。「莫耳比（MgO+CaO+SrO+BaO）/Al2
O3
」是指MgO、CaO、SrO及BaO的莫耳%合計量除以Al2
O3
的莫耳%含量而得的值。
根據本發明者的調查，若將質量比SiO2
/B2
O3
減小至11.5以下，則可實現蝕刻速率的高速化，另一方面，難以使玻璃穩定化。因此，本發明中，於玻璃組成中作為必需成分，導入含量為5.4質量%以上的B2
O3
，且0.01質量%以上的P2
O5
。藉此，即便質量比SiO2
/B2
O3
小，亦能夠使玻璃穩定化。
另外，本發明的玻璃基板較佳為玻璃組成中的Li2
O+Na2
O+K2
O的含量為0.5質量%以下。若如此，則容易防止於熱處理中鹼離子擴散至已成膜的半導體膜中而導致半導體膜的特性劣化的事態。此處，「Li2
O+Na2
O+K2
O」是指Li2
O、Na2
O及K2
O的合計量。
另外，本發明的玻璃基板較佳為玻璃組成中的Fe2
O3
+Cr2
O3
的含量為0.012質量%以下。此處，「Fe2
O3
+Cr2
O3
」是指Fe2
O3
與Cr2
O3
的合計量。
另外，本發明的玻璃基板較佳為應變點為680℃以上。此處，「應變點」是指基於美國材料與試驗協會（American Society for Testing and Materials，ASTM）C336的方法進行測定而得的值。
另外，本發明的玻璃基板較佳為104.5
dPa·s的黏度下的溫度為1300℃以下。此處，「104.5
dPa·s的黏度下的溫度」是指利用鉑球提拉法進行測定而得的值。
另外，本發明的玻璃基板較佳為液相線黏度為104.8
dPa·s以上。此處，「液相線黏度」是指液相線溫度下的黏度，且是指利用鉑球提拉法進行測定而得的值。關於「液相線溫度」，通過30孔（mesh）標準篩（500 μm），將殘留於50孔（300 μm）上的玻璃粉末放入鉑舟，且在設定為1050℃至1300℃的溫度梯度爐中保持24小時之後，取出鉑舟，將在玻璃中發現有失透（結晶異物）的溫度設為液相線溫度。
另外，本發明的玻璃基板較佳為於室溫下在10質量%HF水溶液中浸漬30分鐘時的蝕刻深度成為25 μm以上。
另外，本發明的玻璃基板較佳為楊氏模量為75 GPa以上。此處，「楊氏模量」是指利用基於JIS R1602的動態彈性係數測定法（共振法）進行測定而得的值。
另外，本發明的玻璃基板較佳為比楊氏模量為30 GPa/（g/cm3
）以上。此處，「比楊氏模量」是指楊氏模量除以密度而得的值。
另外，本發明的玻璃基板較佳為用於液晶顯示器中。
另外，本發明的玻璃基板較佳為用於OLED顯示器中。
另外，本發明的玻璃基板較佳為用於多晶矽或氧化物TFT驅動的高精細（high definition）顯示器中。
本發明的玻璃基板的特徵在於：作為玻璃組成，以質量%計，含有55%～65%的SiO2
、15%～25%的Al2
O3
、5.4%～9%的B2
O3
、0%～5%的MgO、5%～10%的CaO、0%～5%的SrO、0%～10%的BaO、0.01%～10%的P2
O5
，質量比SiO2
/B2
O3
為6～11.5，莫耳比（MgO+CaO+SrO+BaO）/Al2
O3
為0.8～1.4。以下，對如所述般來限制各成分的含量的原因進行說明。再者，各成分的說明中，只要於無特別說明的情況下，下述的%的表達是指質量%。
若SiO2
的含量過少，則耐化學品性、特別是耐酸性容易下降，並且應變點容易下降。且難以實現低密度化。進而，作為初相，難以析出兩種以上的結晶。另一方面，若SiO2
的含量過多，則難以使蝕刻速率高速化，且高溫黏度變高，熔融性容易下降，進而SiO2
系結晶、特別是白矽石析出，液相線黏度容易下降。因此，SiO2
的較佳的上限含量為65%、64.5%、64%、63.5%、特別是63%，較佳的下限含量為55%、55.5%、56%、56.5%、特別是57%。最佳的含有範圍為57%～63%。
若Al2
O3
的含量過少，則應變點下降，熱收縮值變大，並且楊氏模量下降，玻璃基板容易彎曲。另一方面，若Al2
O3
的含量過多，則耐緩衝氫氟酸（Buffered Hydrofluoric acid，BHF）性下降，玻璃表面容易產生白濁，並且耐破裂阻抗性容易下降。進而，於玻璃中析出SiO2
-Al2
O3
系結晶、特別是富鋁紅柱石，液相線黏度容易下降。因此，Al2
O3
的較佳的上限含量為25%、24%、23%、22%、21%、20%、特別是19.5%，較佳的下限含量為15%、15.5%、16%、16.5%、17%、特別是17.5%。最佳的含有範圍為17.5%～19.5%。
B2
O3
是作為熔劑發揮作用的成分，且為降低高溫黏性、提高熔融性的成分。若B2
O3
的含量過少，則無法充分地作為熔劑發揮作用，耐BHF性或耐破裂性容易下降。另外，液相線溫度容易上昇。另一方面，若B2
O3
的含量過多，則應變點與耐酸性容易下降。進而，楊氏模量下降，玻璃基板的彎曲量容易變大。因此，B2
O3
的較佳的上限含量為9%、8%、7.5%、7%、特別是6.5%，較佳的下限含量為5.4%、5.6%、5.8%、特別是6%。最佳的含有範圍為6%～6.5%。
若質量比SiO2
/B2
O3
變小，則蝕刻速率容易高速化。因此，質量比SiO2
/B2
O3
的較佳的上限值為11.5、11.1、10.8、10.5、10.2、特別是10。另一方面，若質量比SiO2
/B2
O3
變大，則應變點容易下降。因此，質量比SiO2
/B2
O3
的較佳的下限值為6、6.5、7、7.5、8、特別是8.5。質量比SiO2
/B2
O3
的最佳範圍為8.5～10。
MgO是使高溫黏性下降而不會使應變點下降、且改善熔融性的成分。另外，MgO在RO中具有使密度最大限度的下降的效果，若過量地導入，則析出SiO2
系結晶、特別是白矽石，液相線黏度容易下降。進而，MgO是容易與BHF反應而形成產物的成分。該反應產物有固著於玻璃基板表面的元件上、或附著於玻璃基板而使元件或玻璃基板產生白濁之虞。進而有Fe2
O3
等雜質自白雲石等MgO導入原料混入至玻璃中而使玻璃基板的透過率下降之虞。因此，MgO的含量較佳為0%～5%、0%～4.5%、0%～4%、0%～3.5%、特別是0.5%～3.5%。
與MgO同樣地，CaO是使高溫黏性下降而不會使應變點下降、且明顯改善熔融性的成分。但是，若CaO的含量過多，則析出SiO2
-Al2
O3
-RO系結晶、特別是鈣長石，液相線黏度容易下降，並且耐BHF性下降，有反應產物固著於玻璃基板表面的元件上、或附著於玻璃基板而使元件或玻璃基板產生白濁之虞。因此，CaO的較佳的上限含量為10%、9.5%、9%、8.5%、特別是8%，較佳的下限含量為5%、5.5%、6%、6.5%、特別是7%。最佳的含有範圍為7%～8%。
SrO是提高耐失透性、耐化學品性的成分，但在RO整體中，若使其比例過高，則熔融性容易下降，並且密度、熱膨脹係數容易上昇。因此，SrO的含量較佳為0%～5%、0.5%～4.5%、1%～4%、1.5%～3.5%、特別是2%～3%。
BaO是提高耐失透性、耐化學品性的成分，若其含量過多，則密度容易上昇。另外，SiO2
-Al2
O3
-B2
O3
-RO系玻璃一般不易熔融，因此就廉價且大量地供給高品質的玻璃基板的觀點而言，非常重要的是提高熔融性、減少由氣泡、異物等所致的不良率。但是，BaO在RO中缺乏提高熔融性的效果。因此，BaO的含量較佳為0%～10%、0.1%～8%、1%～6%、1.5%～4%、特別是2%～3%。
若CaO+SrO+BaO的含量過多，則密度上昇，難以實現玻璃基板的輕量化。因此，CaO+SrO+BaO的含量較佳為未滿16%、未滿15%、特別是未滿14%。再者，「CaO+SrO+BaO」為CaO、SrO及BaO的合計量。
若將莫耳比（MgO+CaO+SrO+BaO）/Al2
O3
調整為規定範圍，則液相線溫度大幅下降，玻璃中難以產生結晶異物，且熔融性、成形性得到改善。若莫耳比（MgO+CaO+SrO+BaO）/Al2
O3
變小，則容易析出SiO2
-Al2
O3
系結晶。另一方面，若莫耳比（MgO+CaO+SrO+BaO）/Al2
O3
變大，則容易析出SiO2
-Al2
O3
-RO系結晶、SiO2
系結晶。莫耳比（MgO+CaO+SrO+BaO）/Al2
O3
的較佳的上限值為1.5、1.4、1.35、1.3、1.25、特別是1.2，較佳的下限值為0.7、0.8、0.9、0.95、0.98、1.0、1.02、特別是1.05。莫耳比（MgO+CaO+SrO+BaO）/Al2
O3
的最佳範圍為1.05～1.2。
若將｛2×[SiO2
]-[MgO+CaO+SrO+BaO]｝限制為規定值以下，則藉由HF水溶液的蝕刻深度變大，容易使蝕刻速率高速化。｛2×[SiO2
]-[MgO+CaO+SrO+BaO]｝的較佳的上限值為130莫耳%、129莫耳%、128莫耳%、127莫耳%、126莫耳%、125.5莫耳%、125莫耳%、124.5莫耳%、124莫耳%、123莫耳%、特別是123莫耳%。最佳範圍為｛2×[SiO2
]-[MgO+CaO+SrO+BaO]｝≦123莫耳%。再者，「2×[SiO2
]-[MgO+CaO+SrO+BaO]」是指自SiO2
的莫耳%含量的2倍減去MgO、CaO、SrO及BaO的莫耳%合計量而得的值。
理想的是於RO內混合兩種以上（較佳為三種以上）而導入。藉此，液相線溫度大幅下降，玻璃中難以產生結晶異物，進而熔融性、成形性得到改善。
P2
O5
是使SiO2
-Al2
O3
-CaO系結晶（特別是鈣長石）與SiO2
-Al2
O3
系結晶（特別是富鋁紅柱石）的液相線溫度下降的成分。因此，若添加P2
O5
，則該些結晶難以析出，作為初相而容易析出兩種以上的結晶。結果，可大幅提高耐失透性。其中，若大量導入P2
O5
，則玻璃容易分相。因此，P2
O5
的含量較佳為0.01%～10%、0.1%～7%、0.3%～6%、0.5%～5%、1%～4%、特別是1%～3%。
若將｛[Al2
O3
]+2×[P2
O5
]｝限制為規定值以上，則即便SiO2
的含量少，亦容易提高應變點。｛[Al2
O3
]+2×[P2
O5
]｝的較佳的下限值為10莫耳%、10.5莫耳%、11莫耳%、11.5莫耳%、特別是12莫耳%。最佳範圍為｛[Al2
O3
]+2×[P2
O5
]｝≧12莫耳%。此處，「[Al2
O3
]+2×[P2
O5
]」是指Al2
O3
的莫耳%含量與P2
O5
的2倍的莫耳%含量的合計量。
除了所述成分以外，例如亦可導入以下成分。
ZnO是改善熔融性、耐BHF性的成分，若其含量過多，則玻璃容易失透，或應變點下降而難以確保耐熱性。因此，ZnO的含量較佳為0%～5%、0%～4%、0%～3%、0%～2%、特別是0%～1%。
ZrO2
是提高化學耐久性的成分，若其導入量變多，則容易產生ZrSiO4
的失透異物。ZrO2
的較佳的上限含量為1%、0.5%、0.3%、0.2%、特別是0.1%，就化學耐久性的觀點而言，較佳為導入0.005%以上。最佳的含有範圍為0.005%～0.1%。再者，ZrO2
既可自原料導入，亦可藉由自耐火物的溶出而導入。
TiO2
具有使高溫黏性下降而提高熔融性、且提高化學耐久性的效果，若導入量過量，則紫外線透過率容易下降。TiO2
的含量較佳為3%以下、1%以下、0.5%以下、0.3%以下、0.2%以下、特別是0.1%以下。再者，若以極少的量導入（例如0.001%以上）TiO2
，則可獲得抑制紫外線的著色的效果。
作為澄清劑，可使用As2
O3
、Sb2
O3
、SnO2
、SO3
、Fe2
O3
、CeO2
、F2
、Cl2
、C、或Al、Si等的金屬粉末等。該些的含量較佳為以合計量計為1%以下。
As2
O3
、Sb2
O3
是環境負荷化學物質，因此理想的是儘量不使用。As2
O3
、Sb2
O3
的含量分別較佳為未滿0.3%、未滿0.1%、未滿0.09%、未滿0.05%、未滿0.03%、未滿0.01%、未滿0.005%、特別是未滿0.003%。
SnO2
具有作為減少玻璃中的氣泡的澄清劑的作用，並且於與Fe2
O3
或FeO共存時，具有較高地維持紫外線透過率的效果。另一方面，若SnO2
的含量過多，則玻璃中容易產生SnO2
的失透異物。SnO2
的較佳的上限含量為0.5%、0.45%、0.4%、0.35%、特別是0.3%，較佳的下限含量為0.01%、0.02%、0.03%、0.04%、特別是0.05%。最佳的含有範圍為0.05%～0.3%。
鐵是作為原料雜質而混入的成分。若鐵的含量過多，則有紫外線透過率下降之虞。若紫外線透過率下降，則有於製作TFT的光微影步驟或利用紫外線的液晶的配向步驟中產生不良狀況之虞。因此，鐵的較佳的下限含量以Fe2
O3
換算計為0.001%，較佳的上限含量以Fe2
O3
換算計為0.012%、0.011%、特別是0.01%。最佳的含有範圍為0.001%～0.01%。
Cr2
O3
是作為原料雜質而混入的成分。若Cr2
O3
的含量過多，則於光自玻璃基板端面入射而利用散射光對玻璃基板內部進行異物檢查的情況下，有光難以於玻璃內透過，從而異物檢查產生不良狀況之虞。特別是於基板尺寸為730 mm×920 mm以上的情況下，容易發生該不良狀況。另外，若玻璃基板的板厚小（例如0.5 mm以下、0.4 mm以下、特別是0.3 mm以下），則自玻璃基板端面入射的光變少，因此限制Cr2
O3
的含量的意義變大。Cr2
O3
的較佳的上限含量為0.001%、0.0009%、0.0008%、0.0007%、0.0006%、特別是0.0005%，較佳的下限含量為0.00001%。最佳的含有範圍為0.00001%～0.0005%。
就提高透光性的觀點而言，Fe2
O3
+Cr2
O3
的含量較佳為0.02%以下、0.015%以下、0.014%以下、0.013%以下、特別是0.012%以下。
於包含0.01%～0.5%的SnO2
的情況下，若Rh2
O3
的含量過多，則玻璃容易著色。再者，Rh2
O3
存在自鉑製的玻璃製造容器中混入的可能性。Rh2
O3
的含量較佳為0%～0.0005%，更佳為0.00001%～0.0001%。
SO3
是作為雜質而自原料中混入的成分，若SO3
的含量過多，則於熔融或成形中產生稱為再沸的氣泡，有玻璃中產生缺陷之虞。SO3
的較佳的上限含量為0.005%、0.003%、0.002%、特別是0.001%，較佳的下限含量為0.0001%。最佳的含有範圍為0.0001%～0.001%。
鹼性成分、特別是Li2
O、Na2
O使半導體膜的特性劣化。因此，Li2
O、Na2
O及K2
O的含量較佳為以合計量計為0%～0.5%、0%～0.4%、0%～0.3%、0%～0.2%、特別是0%～0.1%。再者，玻璃基板中一般以合計量計為100質量ppm～200質量ppm左右混入Li2
O、Na2
O及K2
O作為原料雜質。
除所述成分以外，亦可導入其他成分。所述的導入量較佳為2%以下、特別是1%以下。
本發明的玻璃基板較佳為具有在液相線溫度至（液相線溫度-50℃）的溫度範圍中析出SiO2
-Al2
O3
-RO系結晶、SiO2
系結晶、SiO2
-Al2
O3
系結晶內的多種結晶的性質。另外，於使多種結晶析出的情況下，較佳為使SiO2
-Al2
O3
-RO系結晶與SiO2
系結晶析出。於多個結晶相與液體成為平衡狀態的區域附近，玻璃進行穩定化，液相線溫度大幅下降。SiO2
-Al2
O3
-RO系結晶較佳為SiO2
-Al2
O3
-CaO系結晶，特佳為鈣長石。SiO2
系結晶較佳為白矽石。SiO2
-Al2
O3
系結晶較佳為富鋁紅柱石。
本發明的玻璃基板較佳為具有以下的特性。
近年來，於行動用途的顯示器中，輕量化的要求提高，亦對玻璃基板要求輕量化。為了滿足該要求，理想的是玻璃基板的低密度化。密度較佳為2.6 g/cm3
以下、2.57 g/cm3
以下、2.56 g/cm3
以下、2.55 g/cm3
以下、2.54 g/cm3
以下、特別是2.53 g/cm3
以下。另一方面，若密度過低，則有損及玻璃組成的成分平衡之虞。結果，容易產生熔融溫度的上昇、液相線黏度的下降，玻璃基板的生產性容易下降。另外，應變點亦容易下降。因此，密度較佳為2.4 g/cm3
以上、2.41 g/cm3
以上、2.42 g/cm3
以上、2.43 g/cm3
以上、2.44 g/cm3
以上、特別是2.45 g/cm3
以上。
熱膨脹係數較佳為28×10-7
/℃～45×10-7
/℃、30×10-7
/℃～43×10-7
/℃、32×10-7
/℃～42×10-7
/℃、34×10-7
/℃～41×10-7
/℃、特別是35×10-7
/℃～40×10-7
/℃。若如此，則容易與成膜在玻璃基板上的構件（例如，a-矽、多晶矽）的熱膨脹係數相匹配。此處，「熱膨脹係數」是指在30℃～380℃的溫度範圍下進行測定而得的平均熱膨脹係數，例如能夠利用膨脹計測定。
於OLED顯示器、液晶顯示器等中，傾向於使用大面積的玻璃基板（例如，730 mm×920 mm以上、1100 mm×1250 mm以上、特別是1500 mm×1500 mm以上），並且傾向於使用薄壁的玻璃基板（例如，板厚為0.5 mm以下、0.4 mm以下、特別是0.3 mm以下）。若玻璃基板大面積化、薄型化，則因自重產生的彎曲成為大問題。為了減少玻璃基板的彎曲，須提高玻璃基板的比楊氏模量。比楊氏模量較佳為28 GPa/g·cm-3
以上、28.5 GPa/g·cm-3
以上、29 GPa/g·cm-3
以上、29.5 GPa/g·cm-3
以上、30 GPa/g·cm-3
以上、30.5 GPa/g·cm-3
以上、31 GPa/g·cm-3
以上、31.5 GPa/g·cm-3
以上、特別是32 GPa/g·cm-3
～40 GPa/g·cm-3
。另外，若玻璃基板大面積化、薄型化，則在壓盤上的熱處理步驟、或各種金屬膜、氧化物膜、半導體膜、有機膜等的成膜步驟後，玻璃基板的翹曲成為問題。為了減少玻璃基板的翹曲，有效的是提高玻璃基板的楊氏模量。楊氏模量較佳為75 GPa以上、76 GPa以上、77 GPa以上、78 GPa以上、特別是79 GPa～100 GPa。
應變點較佳為680℃以上、690℃以上、695℃以上、700℃以上、705℃以上、特別是710℃～800℃。藉此，於半導體元件的形成製程中玻璃基板難以進行熱收縮。
本發明的玻璃基板中，自室溫（25℃）以5℃/min的速度昇溫至500℃，於500℃下保持1小時之後，以5℃/min的速度降溫至室溫時，熱收縮值較佳為30 ppm以下、25 ppm以下、22 ppm以下、20 ppm以下、18 ppm以下、特別是15 ppm以下。若如此，則即便在半導體元件的形成製程中進行熱處理，亦不易產生畫素間距（pitch）偏移等不良狀況。再者，若熱收縮值過小，則玻璃的生產性容易下降。因此，熱收縮值較佳為5 ppm以上、8 ppm以上、特別是10 ppm以上。再者，除了藉由提高應變點而使熱收縮值降低以外，亦可藉由使成形時的冷卻速度下降而使熱收縮值降低。
於溢流下拉（overflow downdraw）法中，使熔融玻璃於剖面為大致楔形的耐火物的表面上流下，於楔的下端合流並成形為板狀。於流孔下拉（slot down draw）法中，例如使帶（ribbon）狀的熔融玻璃自具有狹縫狀的開口部的鉑族金屬製容器流下並冷卻而成形為板狀。若接觸成形裝置的熔融玻璃的溫度過高，則容易導致成形裝置老化，使得玻璃基板的生產性下降。因此，104.5
dPa·s的黏度下的溫度較佳為1350℃以下、1340℃以下、1330℃以下、1320℃以下、1310℃以下、1300℃以下、特別是1100℃～1290℃。再者，104.5
dPa·s的黏度下的溫度相當於成形時的熔融玻璃的溫度。
一般而言，低鹼玻璃或無鹼玻璃的熔融性低，因此熔融性的提高成為課題。若提高熔融性，則可減少由氣泡、異物等所致的不良率，因此可大量且廉價地供給高品質的玻璃基板。另一方面，若高溫區域的玻璃的黏度過高，則於熔融步驟中難以促進排氣。因此，102 .5
dPa·s的黏度下的溫度較佳為1700℃以下、1690℃以下、1680℃以下、1670℃以下、1660℃以下、特別是1650℃以下。此處，「102.5
dPa·s的黏度下的溫度」能夠利用鉑球提拉法來測定。再者，高溫黏度102.5
dPa·s下的溫度相當於熔融溫度，該溫度越低，熔融性越優異。
於利用下拉法等成形的情況下，耐失透性變得重要。若考慮到在玻璃組成中包含SiO2
、Al2
O3
、B2
O3
及RO的玻璃的成形溫度，則液相線溫度較佳為未滿1300℃、1280℃以下、1270℃以下、1260℃以下、1250℃以下、1240℃以下、1230℃以下、1220℃以下、特別是900℃～1210℃。另外，液相線黏度較佳為104.3
dPa·s以上、104 . 4
dPa·s以上、104.5
dPa·s以上、104.6
dPa·s以上、104.7
dPa·s以上、104.8
dPa·s以上、104.9
dPa·s以上、特別是105.0
dPa·s～107.0
dPa·s。
於室溫（20℃）下在10質量%HF水溶液中浸漬30分鐘時的蝕刻深度較佳成為25 μm以上、27 μm以上、28 μm以上、29 μm～50 μm、特佳成為30 μm～40 μm。該蝕刻深度成為蝕刻速率的指標。即，若蝕刻深度大，則蝕刻速率變快，若蝕刻深度小，則蝕刻速率變慢。
β-OH值較佳為0.35/mm以下、0.3/mm以下、0.25/mm以下、0.2/mm以下、特別是0.15/mm以下。若β-OH值過大，則應變點容易下降。另一方面，若β-OH值過小，則熔融性容易下降。因此，β-OH值較佳為0.01/mm以上、特別是0.03/mm以上。
此處，「β-OH值」是指使用傅立葉轉換紅外光譜法（Fourier transform infrared spectroscopy，FT-IR）測定玻璃的透過率，並使用下述的數式而求出的值。
[數1] β-OH值=（1/X）log（T1
/T2
） X：玻璃壁厚（mm） T1
：參照波長3846 cm-1
下的透過率（%） T2
：羥基吸收波長3600 cm-1
附近的最小透過率（%）
作為使β-OH值下降的方法，有以下的（1）～（7）的方法，其中有效的是（1）～（4）的方法。（1）選擇低水分量的原料。（2）於玻璃配料中添加Cl、SO3
等乾燥劑。（3）進行藉由加熱電極的通電加熱。（4）採用小型熔融爐。（5）使爐內環境中的水分量下降。（6）於熔融玻璃中進行N2
起泡。（7）增多熔融玻璃的流量。
本發明的玻璃基板較佳為於板厚方向的中央部具有成形合流面，即利用溢流下拉法來成形而成。所謂溢流下拉法是使熔融玻璃自楔形的耐火物的兩側溢出，且使溢出的熔融玻璃於楔形的下端合流，並且向下方延伸成形而成形為板狀的方法。於溢流下拉法中，應成為玻璃基板的表面的面不接觸耐火物，而是以自由表面的狀態來成形。藉此，可廉價地製造即便未研磨而表面品質亦良好的玻璃基板。另外，玻璃基板的大面積化或薄型化亦容易。
除了溢流下拉法以外，亦可利用例如下拉法（流孔下拉法、再拉法等）、浮式法等將玻璃基板成形。
本發明的玻璃基板中，板厚並無特別限定，但較佳為0.5 mm以下、0.4 mm以下、0.35 mm以下、特別是0.05 mm～0.3 mm。板厚越小，越容易使設備輕量化。另一方面，若板厚過小，則玻璃基板容易彎曲，因本發明的玻璃基板的楊氏模量或比楊氏模量高，因此難以產生起因於彎曲的不良狀況。再者，板厚能夠根據玻璃製造時的流量或板抽取速度等調整。 [實施例]
以下，基於實施例來對本發明進行詳細說明。再者，以下的實施例僅為例示。本發明不受以下的實施例任何限定。
表1表示本發明的實施例（試樣No.1～試樣No.18）。
[表1]
如以下般製作各試樣。首先，將以成為表中的玻璃組成的方式調配玻璃原料而得的玻璃配料（batch）放入鉑坩堝中，以1600℃熔融24小時。於玻璃配料熔解時，使用鉑攪拌器攪拌，進行均質化。繼而，使熔融玻璃流出至碳板上，成形為板狀。針對所獲得的各試樣，評價密度、熱膨脹係數、楊氏模量、比楊氏模量、應變點、徐冷點、軟化點、104.5
dPa·s的黏度下的溫度、104.0
dPa·s的黏度下的溫度、103.0
dPa·s的黏度下的溫度、102.5
dPa·s的黏度下的溫度、液相線溫度、初相、液相線黏度logη、H2
O量、藉由HF水溶液的蝕刻深度。
密度是利用眾所周知的阿基米德法進行測定而得的值。
熱膨脹係數是在30℃～380℃的溫度範圍下利用膨脹計進行測定而得的平均熱膨脹係數。
楊氏模量是指利用基於JIS R1602的動態彈性係數測定法（共振法）進行測定而得的值，比楊氏模量是楊氏模量除以密度而得的值。
應變點、徐冷點、軟化點是基於ASTM C336及C338的方法進行測定而得的值。
104.5
dPa·s的黏度下的溫度、104.0
dPa·s的黏度下的溫度、103.0
dPa·s的黏度下的溫度、102.5
dPa·s的黏度下的溫度是利用鉑球提拉法進行測定而得的值。
液相線溫度與液相線黏度是如以下般測定。將各試樣粉碎，且通過30孔標準篩（500 μm），將殘留於50孔（300 μm）上的玻璃粉末放入鉑舟，在設定為1050℃至1300℃的溫度梯度爐中保持24小時之後，取出鉑舟，將玻璃中發現有失透（結晶異物）的溫度作為液相線溫度。然後，將自液相線溫度至（液相線溫度-50℃）的溫度範圍中析出的結晶評價為初相。表中「Ano」是指鈣長石，「Cri」是指白矽石，「Mul」是指富鋁紅柱石。進而，利用鉑球提拉法測定液相線溫度下的玻璃的黏度，並將其作為液相線黏度。
於對各試樣的兩面進行光學研磨後，對試樣表面的一部分實施遮蔽，於10質量%的HF水溶液中在室溫（20℃）下浸漬30分鐘後，測定所獲得的試樣表面的遮蔽部與蝕刻部間的階差，藉此評價蝕刻深度。
H2
O量是利用所述方法對玻璃的β-OH值進行測定而得的值。
試樣No.1～試樣No.18的熱膨脹係數為35×10-7
/℃～40×10-7
/℃，應變點為680℃以上，可減少熱收縮值。另外，楊氏模量為75 GPa以上，比楊氏模量為30 GPa/（g/cm3
）以上，不易產生彎曲或變形。另外，104.5
dPa·s的黏度下的溫度為1290℃以下，102.5
dPa·s的黏度下的溫度為1632℃以下，且液相線溫度為1206℃以下，液相線黏度為104.9
dPa·s以上，故熔融性、成形性及耐失透性優異，適於大量生產。進而，蝕刻深度為30 μm以上，因此可將蝕刻速率高速化。 [產業上之可利用性]
本發明的玻璃基板可同時達成高耐失透性、高應變點化及蝕刻速率的高速化。因此，本發明的玻璃基板適於OLED顯示器、液晶顯示器等顯示器的基板，且適於利用LTPS、氧化物TFT驅動的顯示器的基板。
無
無
Claims (12)
- 一種玻璃基板，其特徵在於：作為玻璃組成，以質量%計，含有55%～65%的SiO2 、15%～25%的Al2 O3 、5.4%～9%的B2 O3 、0%～5%的MgO、5%～10%的CaO、0%～5%的SrO、0%～10%的BaO、0.01%～10%的P2 O5 ，質量比SiO2 /B2 O3 為6～11.5，莫耳比（MgO+CaO+SrO+BaO）/Al2 O3 為0.8～1.4。
- 如申請專利範圍第1項所述的玻璃基板，其中玻璃組成中的Li2 O+Na2 O+K2 O的含量為0.5質量%以下。
- 如申請專利範圍第1項至第2項中任一項所述的玻璃基板，其中玻璃組成中的Fe2 O3 +Cr2 O3 的含量為0.012質量%以下。
- 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的玻璃基板，其應變點為680℃以上。
- 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的玻璃基板，其中104.5 dPa·s的黏度下的溫度為1300℃以下。
- 如申請專利範圍第1項至第5項中任一項所述的玻璃基板，其液相線黏度為104.8 dPa·s以上。
- 如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述的玻璃基板，其於室溫下在10質量%氫氟酸水溶液中浸漬30分鐘時的蝕刻深度成為25 μm以上。
- 如申請專利範圍第1項至第7項中任一項所述的玻璃基板，其楊氏模量為75 GPa以上。
- 如申請專利範圍第1項至第8項中任一項所述的玻璃基板，其比楊氏模量為30 GPa/（g/cm3 ）以上。
- 如申請專利範圍第1項至第9項中任一項所述的玻璃基板，其用於液晶顯示器中。
- 如申請專利範圍第1項至第10項中任一項所述的玻璃基板，其用於有機發光二極體顯示器中。
- 如申請專利範圍第1項至第11項中任一項所述的玻璃基板，其用於多晶矽或氧化物薄膜電晶體驅動的高精細顯示器中。
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