DE19680967B3

DE19680967B3 - Alkalifreies Glassubstrat

Info

Publication number: DE19680967B3
Application number: DE19680967T
Authority: DE
Inventors: Shinkichi Miwa
Original assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Priority date: 1995-09-28
Filing date: 1996-09-25
Publication date: 2012-03-01
Anticipated expiration: 2016-09-26
Also published as: DE19680967T1; US5851939A; KR980700235A; JP2990379B2; KR100262115B1; DE19655399B3; WO1997011920A1

Abstract

Alkalifreies Glassubstrat, enthaltend folgende Gewichtsanteile: 58,0 bis 68,0% SiO2, 10,0 bis 25,0% Al2O3, 3,0 bis 15,0% B2O3, 0 bis 1,5% MgO, 0 bis 8,0% CaO, 0,1 bis 5,0% BaO, 0,1 bis 10,0% SrO, 0 bis 5,0% ZnO, 5,0 bis 20,0% MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO, 0 bis 5,0% ZrO2 und 0 bis 5,0% TiO2, wobei dieses Substrat im wesentlichen kein Alkalimetalloxid enthält und eine Dichte von 2,51 g/cm3 oder weniger aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein alkalifreies Glassubstrat zur Verwendung als Substrat für eine Anzeigeeinheit, beispielsweise eine Flüssigkristallanzeigeeinheit oder eine EL-Anzeigeeinheit, für einen Filter, einen Sensor usw.
Bisher wurde üblicherweise ein Glassubstrat als Substrat für eine flache Anzeigetafel, wie etwa eine Flüssigkristallanzeigeeinheit, für einen Filter, einen Sensor oder ähnliches verwendet.
Auf der Oberfläche eines derartigen Glassubstrats werden eine lichtdurchlässige leitfähige Schicht, eine Isolierschicht, eine Halbleiterschicht und eine Metallschicht aufgebracht und mit Hilfe von photolitographischen Ätzverfahren (Photo-Ätzen) verschiedene Schaltkreise bzw. Muster ausgeformt. Bei derartigen Aufbringungs- und Photo-Ätzungsvorgängen wird das Glassubstrat verschiedenen Wärmebehandlungen sowie chemischen Behandlungen unterzogen.
Bei einer Aktivmatrix-Flüssigkristallanzeigeeinheit mit Dünnschichttransistoren (TFT) werden beispielsweise die Isolierschicht und die lichtdurchlässige, leitfähige Schicht auf das Glassubstrat aufgebracht und mittels Photo-Ätzung eine Anzahl von Dünnschichttransistoren aus amorphem oder polykristallinem Silzium ausgeformt. Bei diesen Verfahren wird das Glassubstrat einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur unterzogen, die in der Größenordnung von mehreren 100°C liegt, sowie einer chemischen Behandlung mit verschiedenen Chemikalien, wie etwa Schwefelsäure, Salzsäure, Alkalilösung, Fluorwasserstoffsäure und gepufferter Fluorwasserstoffsäure.
Gepufferte Fluorwasserstoffsäure wird neben anderen Stoffen häufig zum Ätzen der Isolierschicht eingesetzt. Die gepufferte Fluorwasserstoffsäure neigt jedoch dazu, ein Glas derart zu erodieren, dass es zu einer Oberflächentrübung kommt. Außerdem kommt es zu einer Reaktion mit einem Bestandteil des Glases und es entsteht ein Reaktionsprodukt, das das Gitter oder die Poren eines im Verfahren verwendeten Filtersiebs verstopfen oder am Glassubstrat anhaften kann.
Andererseits wird Salzsäure zum Ätzen von ITO- und Chromschichten verwendet. Die Salzsäure neigt jedoch dazu, das Glas derart zu erodieren, dass an seiner Oberfläche Verfärbungen, Trübungen und Sprünge entstehen. Es ist daher sehr wichtig, dass das verwendete Glassubstrat sowohl gegen gepufferte Fluorwasserstoffsäure als auch gegen Salzsäure widerstandsfähig ist.
Somit muss ein Glassubstrat, das in einer Aktivmatrix-Flüssigkeitsanzeigeeinheit mit Dünnschichttransistoren verwendet wird, die folgenden Eigenschaften aufweisen:

1. Es darf im wesentlichen kein Alkalimetalloxid enthalten, da andernfalls während der Wärmebehandlung Alkaliionen in ein bereits aufgebrachtes Halbleitermaterial diffundieren, was zu einer Beeinträchtigung der Eigenschaften der betreffenden Schicht führt.
2. Die Widerstandsfähigkeit gegen Chemikalien muß so hoch sein, daß Chemikalien, wie etwa die verschiedenen beim Photo-Ätzen verwendeten Säuren und Laugen, keine Erosion verursachen.
3. Während eines Ablagerungs- oder Abkühlungsvorgangs darf es aufgrund der Wärmebehandlung nicht zu Wärmekontraktionen kommen. Aus diesem Grund muss daß Glassubstrat eine hohe untere Kühltemperatur aufweisen. So ist beispielsweise bei den Flüssigkristallanzeigen mit Dünnschichttransistoren mit polykristallinem Silizium eine untere Kühltemperatur des Glassubstrats von wenigstens 650°C nötig, da hier Bearbeitungstemperaturen von wenigstens etwa 600°C auftreten.

Im Hinblick auf Schmelz- und Formbarkeit muss das betreffende Glassubstrat außerdem auch noch die folgenden Eigenschaften aufweisen:

4. exzellente Schmelzbarkeit, so dass im Glas keine Fehler aufgrund schlechter Schmelzbarkeit auftreten, die das Glassubstrat beeinträchtigen würden, sowie
5. hoher Entglasungswiderstand, so dass während des Schmelzens und Formens keine Verunreinigungen im Glas entstehen.

In letzter Zeit werden elektronische Geräte, beispielsweise Geräte mit Aktivmatrix-Flüssigkristallanzeigeeinheiten des TFT-Typs, immer häufiger auch privat genutzt. Sie sollten daher nur ein geringes Gewicht aufweisen. Dementsprechend muss auch das Glassubstrat relativ leicht sein, wozu eine Verringerung seiner Dicke wünschenswert ist. Gleichzeitig steigt aber die Größe derartiger elektronischer Geräte. Hierbei sind der Reduzierung der Dicke natürlich Grenzen gesetzt, da die Festigkeit des Glases berücksichtigt werden muss. Es ist daher nötig, die Dichte des Glases zu reduzieren, um das Gewicht des Glassubstrates zu verringern.
Für Aktivmatrix-Flüssigkristallanzeigen des TFT-Typs wurde bisher üblicherweise alkalifreies Glasmaterial, beispielsweise Quarzglas, Barium-Borsilikat-Glas und Aluminiumsilikat-Glas verwendet, die allerdings alle ihre jeweiligen Vor- und Nachteile besitzen.
So weist insbesondere das Quarzglas zwar eine ausgesprochen gute chemische Widerstandsfähigkeit und eine ausgezeichnete Wärmebeständigkeit sowie eine geringe Dichte auf. Die Materialkosten sind jedoch bei Quarzglas sehr hoch.
Barium-Borsilikat-Glas ist unter der Warennummer 7059 von Corning im Handel erhältlich. Allerdings ist dieses Glas weniger widerstandsfähig gegen Säuren, so dass es an der Oberfläche des Glassubstrats leicht zu Umbildungen, Trübungen und Unebenheiten kommt. Darüber hinaus kann ein Elutionsbestandteil des Substrats eine chemisch Lösung verunreinigen. Außerdem besitzt dieses Glas nur eine niedrige untere Kühltemperatur und neigt leicht zu Wärmekontraktion und wärmebedingter Formänderung. Damit ist seine Wärmebeständigkeit unzureichend. Die Dichte des Glases ist mit 2,76 g/cm³ relativ hoch.
Das Aluminiumsilikat-Glas ist hingegen äußerst wärmebeständig. Allerdings weisen die meisten im Handel erhältlichen Glassubstrate eine relativ schlechte Schmelzbarkeit auf und sind für die Massenfertigung ungeeignet. Daneben besitzen die meisten dieser Glassubstrate eine hohe Dichte von wenigstens 2,7 g/cm³ und eine relativ geringe Widerstandsfähigkeit gegen gepufferte Fluorwasserstoffsäuren. Zur Zeit ist kein Glassubstrat bekannt, das alle notwendigen Eigenschaften besitzt.
Aus der EP 0 672 629 A2 sind Aluminiumsilikatgläser für Flachbildschirme bekannt, die im wesentlichen kein Alkalimetalloxid enthalten und folgende Zusammensetzung (in Gew.-%) auf Oxidbasis aufweisen: 49–67% SiO₂, 6–23% Al₂O₃, SiO₂ + Al₂O₃ > 68%, 0–15% B₂O₃ und wenigstens ein Erdalkalimetalloxid in den folgenden Anteilen: 0–21% BaO, 0–15% SrO, 0–18% CaO, 0–8% MgO und 12–30% BaO + CaO + SrO + MgO. Die Gläser zeigen eine untere Kühltemperatur > 640°C und einen Gewichtsverlust > 20 mg/cm² bei 24-stündigem Eintauchen in 5% HCl bei 95°C. Gläser mit Dichten unter 2,5 g/cm³ werden bei folgender Zusammensetzung erreicht: 54,8–57% SiO₂, 16,8–21,8% Al₂O₃, 0–14% B₂O₃, 2,2–2,5% MgO, 1,5–9,5% CaO, 4,5–5,5% SrO, 0,1–14,5% BaO und 12,5–27% BaO + CaO + SrO + MgO. Der Entglasungswiderstand bleibt dabei unberücksichtigt, da diese Gläser bevorzugt durch das Float-Verfahren hergestellt werden sollen.
Aus der EP 0 607 865 A1 sind Aluminiumsilikatgläser für Flachbildschirme bekannt, die im wesentlichen kein Alkalimetalloxid enthalten und folgende Zusammensetzung (in mol-%) auf Oxidbasis aufweisen: 64–70% SiO₂, 9,5–14% Al₂O₃, 5–10% B₂O₃, 0–5 TiO₂, 0–5% Ta₂O₅, 0–5% Nb₂O₅, 0–5% Y₂O₃, 0–5% MgO, 3–13% CaO, 0–5,5% SrO, 2–7% BaO und 10–20% BaO + CaO + SrO + MgO. Die Gläser weisen eine untere Kühltemperatur > 650°C, einen Gewichtsverlust > 2 mg/cm² bei 24-stündigem Eintauchen in 5% HCl bei 95°C und eine hohe Langzeitstabilität gegen Entglasung bei Schmelz- und Formungstemperaturen auf. Die Dichte der Gläser und insbesondere die Bereitstellung von Gläsern geringer Dichte sind nicht Gegenstand der EP 0 607 865 A1 .
Ferner sind aus der DE 42 13 579 A1 alkalifreie Gläser für Displays oder Photomasken bekannt, die folgende Zusammensetzung (in mol-%) auf Oxidbasis aufweisen: 56–68.0% SiO₂, 5–13% Al₂O₃, 7–17% B₂O₃, B₂O₃/Al₂O₃ ≤ 2.2, 0–9% MgO, 2–12% CaO, 0–3% SrO, 0–10% BaO, 0–3% ZnO, 0–4% TiO₂, 0–4% ZrO₂ and 0–1.5% Läutermittel. Die Gläser sollen eine hohe untere Kühltemperatur bzw. eine hohe Glasübergangstemperatur aufweisen und sich durch eine gute Schmelzbarkeit und Verformbarkeit sowie eine hohe Flusssäurebeständigkeit auszeichnen. Die DE 42 13 579 A1 hat nicht die Bereitstellung von Gläsern geringer Dichte zum Ziel und macht daher keine Angaben zu den Dichten der Gläser. Die Gläser der in der DE 42 13 579 A1 angegebenen Beispiele weisen Berechnung zufolge Dichten > 2,53 g/cm³ auf.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein alkalifreies Glassubstrat zu beschreiben, das alle oben genannten Eigenschaften 1. bis 5. und eine Dichte von 2,51 g/cm³ oder weniger aufweist.
Diese Aufgabe wird durch ein alkalifreies Glassubstrat gemäß den Merkmalen des Anspruches gelöst.
Es wird nun im folgenden zuerst auf die Gründe dafür eingegangen, dass das erfindungsgemäße alkalifreie Glassubstrat die genannten Bestandteile in der erwähnten Zusammensetzung enthält.
SiO₂ dient zur Ausbildung der Gitterstruktur des Glases. Wird der Gehalt an SiO₂ erhöht, so kann die Dichte leicht bis auf 2,51 g/cm³ oder darunter sinken. Deshalb ist bei der vorliegenden Erfindung ein Gehalt an SiO₂ von wenigstens 58,0% vorgesehen. Liegt der Gehalt an SiO₂ allerdings bei über 68,0%, so steigt die Viskosität bei hohen Temperaturen derart an, dass die Schmelzbarkeit beeinträchtigt wird. Außerdem verschlechtert sich die Entglasungsneigung so erheblich, dass sich auf Entglasung zurückzuführende Verunreinigungen in Form von Cristobalit im Glas niederschlagen können. Aus diesem Grund liegt der Gehalt an SiO₂ vorzugsweise bei 58,5 bis 67,0%.
Al₂O₃ trägt wesentlich zur Verbesserung der Wärmebeständigkeit, zur Verringerung der Entglasungsneigung des Glases und zur Verringerung seiner Dichte bei. Der Gehalt an Al₂O₃ liegt bei 10,0 bis 25,0%, vorzugsweise bei 15,0 bis 23,0%. Sinkt der Gehalt auf unter 10,0%, so steigt die Neigung zur Entglasung und es können sich durch Entglasung entstandene Verunreinigungen in Form von Cristobalit im Glas niederschlagen. Außerdem sinkt die untere Kühltemperatur. Übersteigt der Gehalt andererseits 25,0%, dann sinkt die Widerstandsfähigkeit gegen gepufferte Fluorwasserstoffsäure und es kommt leicht zu Oberflächentrübungen des Glassubstrates. Darüber hinaus steigt auch die Viskosität des Glases bei hohen Temperaturen an und die Schmelzbarkeit verschlechtert sich.
B₂O₃ dient als Schmelzmittel dazu, die Viskosität zu senken und die Schmelzbarkeit zu erhöhen. Der Gehalt an B₂O₃ beträgt 3,0 bis 15,0%, vorzugsweise 6,5 bis 15,0% und besonders bevorzugt 8,5 bis 15,0%. Liegt der B₂O₃-Anteil bei unter 3,0%, erfüllt das B₂O₃ seine Funktion als Schmelzmittel nur mehr unzureichend und die Widerstandsfähigkeit gegen gepufferte Fluorwasserstoffsäure sinkt. Übersteigt der Gehalt 15,0%, dann sinkt die untere Kühltemperatur derart, dass die Wärmebeständigkeit beeinträchtigt wird. Außerdem sinkt dann auch die Widerstandsfähigkeit gegen Säuren.
MgO wird beigesetzt, um zur besseren Schmelzbarkeit des Glases die Viskosität bei hohen Temperaturen zu verringern, ohne dass dabei die untere Kühltemperatur sinkt. Außerdem ist MgO dasjenige zweiwertige Erdalkalioxid, das die größte Wirkung hinsichtlich einer Verringerung der Dichte besitzt. Ein hoher Gehalt an MgO ist jedoch insofern von Nachteil, als er die Neigung zur Entglasung erhöht. Der Anteil an MgO beträgt deshalb 0 bis 1,5%.
Wie MgO verringert auch CaO die Viskosität bei hohen Temperaturen, ohne die untere Kühltemperatur zu senken, und erhöht somit die Schmelzbarkeit des Glases. Der Gehalt an CaO beträgt 0 bis 8,0%, vorzugsweise 1,8 bis 7,5% und besonders bevorzugt 2,1 bis 7,5%. Ein Gehalt von über 8,0% ist unvorteilhaft, da dann die Widerstandsfähigkeit des Glases gegen gepufferte Fluorwasserstoffsäuren beträchtlich sinkt. Insbesondere wenn das Glas einer Behandlung mit gepufferten Fluorwasserstoffsäuren unterzogen wird, schlägt sich ein große Menge eines Produkts der Reaktion zwischen dem im Glas vorhandenen CaO-Anteil und der gepufferten Fluorwasserstoffsäure an der Oberfläche des Glases nieder und es kommt leicht zu einer Trübung des Glassubstrats. Außerdem ist auch eine Verunreinigung der auf dem Glassubstrat ausgeformten Elemente sowie der chemische Lösung durch das Reaktionsprodukt zu erwarten.
Der BaO-Anteil dient dazu, die chemische Widerstandsfähigkeit des Glases und seine Beständigkeit gegen Entglasung zu erhöhen. Der Gehalt an BaO beträgt 0,1 bis 5,0%, vorzugsweise 0,1 bis 4,5%. Liegt der Gehalt bei unter 0,1%, ist es schwierig die genannte Wirkung zu erzielen. Ein Gehalt von über 5,0% bringt den Nachteil mit sich, dass sich die Dichte des Glases erhöht.
Wie BaO dient auch SrO dazu, die chemische Widerstandsfähigkeit des Glases und seine Beständigkeit gegen Entglasung zu erhöhen. Anders als beim BaO wird dabei die Schmelzbarkeit jedoch kaum beeinträchtigt. Ein hoher Gehalt an SrO ist insofern von Nachteil, als dadurch die Dichte des Glases erhöht wird. Deshalb beträgt der Gehalt an SrO 0,1 bis 10,0%, vorzugsweise 1,0 bis 9,0%.
Der Gehalt an SrO beträgt 0,1 bis 15,0%, vorzugsweise 3,5 bis 15,0% und besonders bevorzugt 5,0 bis 15,0%. Liegt der Gehalt bei unter 0,1%, dann lässt sich die oben genannte Wirkung nur mehr schwer erzielen. Andererseits ist ein Anteil von über 15,0% insofern von Nachteil, als er zu einer höheren Dichte des Glases führt.
ZnO dient zur Verbesserung der Schmelzbarkeit und der Widerstandsfähigkeit gegen gepufferte Fluorwasserstoffsäuren. Der Gehalt an ZnO beträgt 0 bis 5,0%. Wenn der Gehalt 5,0% übersteigt, neigt das Glas zur Entglasung. Außerdem sinkt die untere Kühltemperatur derart ab, dass die Wärmebeständigkeit beeinträchtigt wird.
Im übrigen führt ein Gesamtgehalt an MgO, CaO, SrO, BaO und ZnO von unter 5,0% dazu, dass die Viskosität bei hohen Temperaturen ansteigt, wodurch die Schmelzbarkeit abnimmt und das Glas zur Entglasung neigt. Andererseits ist ein Gesamtgehalt an MgO, CaO, SrO, BaO und ZnO von mehr als 20,0% nachteilig, da sich dadurch die Dichte des Glases erhöht.
ZrO₂ verbessert die chemische Widerstandsfähigkeit und zwar insbesondere die Hitzebeständigkeit des Glases und erhöht außerdem durch Verringerung der Viskosität bei hohen Temperaturen seine Schmelzbarkeit. Der Gehalt an ZrO₂ beträgt 0 bis 5,0%, vorzugsweise 0,1 bis 4,0%. Übersteigt der Gehalt 5,0%, so steigt die Entglasungstemperatur derart an, dass es leicht zu einem Niederschlag des Entglasungsprodukts Zirkon kommt.
Auch TiO₂ dient zur Verbesserung der chemischen Widerstandsfähigkeit und zwar insbesondere der Widerstandsfähigkeit gegenüber Säuren. Außerdem verringert TiO₂ die Viskosität bei hohen Temperaturen und erhöht damit die Schmelzbarkeit und es verhindert eine Verfärbung aufgrund ultravioletter Strahlung. Insbesondere Flüssigkristallanzeigeeinheiten werden während ihrer Herstellung manchmal mit ultraviolettem Licht bestrahlt, um organische Substanzen vom Glassubstrat zu entfernen. Eine Verfärbung des Glassubstrats durch ultraviolette Strahlen ist jedoch nachteilig, weil sie die Lichtdurchlässigkeit verringert. Es ist demnach wünschenswert, dass das verwendete Glassubstrat durch ultraviolette Strahlung nicht verfärbt wird. Ein Gehalt von TiO₂ von über 5,0% ist andererseits insofern von Nachteil, als das Glas dann ebenfalls zur Verfärbung neigt. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es auch möglich, andere Bestandteile als die oben beschriebenen zuzusetzen, solange dies die Eigenschaften des Glassubstrats nicht beeinträchtigt. So ist es beispielsweise möglich, als Klärmittel Bestandteile wie etwa As₂O₃, Sb₂O₃, F₂, Cl₂, SO₃ und SnO₂ und auch Metallpulver wie Al und Si hinzuzufügen.
Allerdings ist es nicht wünschenswert, dass das Glas Alkalimetalloxid enthält, da dies die Eigenschaften der verschiedenen auf dem Glassubstrat ausgeformten Schichten oder Halbleiterelemente verschlechtert.
Das üblicherweise als Schmelzmittel verwendete PbO führt zu einer erheblichen Verschlechterung der chemischen Widerstandsfähigkeit des Glases und bringt den Nachteil mit sich, das es während des Schmelzens von der Oberfläche der Schmelze verdunsten und dann die Umwelt belasten kann.
Auch P₂O₅ wird normalerweise als Schmelzmittel eingesetzt. P₂O₅ besitzt allerdings den Nachteil, dass es zu einer Phasentrennung des Glases führt und dessen chemische Widerstandsfähigkeit beträchtlich verringert.
Wird CuO beigegeben, so verfärbt sich das Glas und kann dann nicht als Glassubstrat für eine Anzeigeeinheit verwendet werden.
Im folgenden wird das erfindungsgemäße alkalifreie Glassubstrat unter Bezugnahme auf spezifische Beispiele noch näher beschrieben.
In den Tabellen 1 bis 3 sind erfindungsgemäße Glasproben (Proben Nr. 1 bis 10) sowie Vergleichsglasproben (Proben Nr. 11 bis 14) aufgeführt.
Jede in den Tabellen aufgeführte Probe wurde wie folgt vorbereitet. Zuerst wurde Glasmaterial mit der in den Tabellen genannten Zusammensetzung vorbereitet. Das Glasmaterial wurde dann in einem Platinschmelztiegel gegeben und bei einer Temperatur von 1.580°C für 24 Stunden geschmolzen. Danach wurde das geschmolzene Glasmaterial auf eine Kohlenstoffplatte gegossen und zu einer Platte geformt.
Wie aus den Tabellen hervorgeht, besaß jede erfindungsgemäße Probe Nr. 1 bis 10 eine Dichte von höchstens 2,51 g/cm³ und eine untere Kühltemperatur von wenigstens 668°C. Die Proben Nr. 1 bis 10 zeigten eine ausgezeichnete Widerstandsfähigkeit gegen Salzsäure und gepufferte Fluorwasserstoffsäure sowie eine äußerst hohe Beständigkeit gegen Entglasung. Außerdem war bei jeder der Proben 1 bis 10 die einer Viskosität von 10^2,5 Poise entsprechende Temperatur höchstens 1.625°C. Somit zeigte jede der erfindungsgemäßen Proben Nr. 1 bis 10 ausgezeichnete Eigenschaften.
Dagegen zeigte die Vergleichsprobe Nr. 11 einen geringeren Widerstand gegen Entglasung. Probe Nr. 12 wies eine schlechtere chemische Widerstandsfähigkeit und einen geringen Entglasungswiderstand auf. Probe Nr. 13 besaß eine hohe Dichte. Probe Nr. 14 zeigte einen geringen Entglasungswiderstand und die Temperatur bei 10^2,5 Poise war so hoch, dass hier nur eine schlechte Schmelzbarkeit vorhanden war.
Die in den Tabellen genannte Dichte wurde im bekannten Verfahren nach Archimedes ermittelt. Die untere Kühltemperatur wurde nach dem ASTM-C336-71-Verfahren gemessen.
Die Widerstandsfähigkeit gegen Salzsäure wurde danach bewertet, in welchem Zustand sich die Glassubstratoberfläche befand, nachdem jede Probe optisch poliert und bei 80°C für 24 Stunden in eine 10 Gew.-%ige Salzsäure eingetaucht wurde. Die Widerstandsfähigkeit gegen gepufferte Fluorwasserstoffsäure wurde gemäß dem Zustand bewertet, den die Glassubstratoberfläche aufwies, nachdem jede Probe optisch poliert und bei 20°C für 30 Minuten in eine gepufferte Fluorwasserstoffsäurelösung mit einem Gewichtsanteil von 38,7% Ammoniumfluorid und 1,6% Fluorwasserstoffsäure eingetaucht wurde. Die Symbole X, Δ bzw. O stehen dabei für das Vorhandensein von Trübungen oder Sprüngen auf der Glassoberfläche, für eine geringe Eintrübung bzw. für das Fehlen einer Veränderung.
Die Beständigkeit gegen Entglasung wurde bestimmt, indem von jeder Probe Glaspulver mit einer Partikelgröße von 300 bis 500 μm entnommen und zur Wärmebehandlung bei 1.100°C für 100 Stunden in eine Platinwanne gelegt wurde, wobei man die Entglasung beobachtete. Die Symbole X bzw. O stehen für das Eintreten einer selbst geringfügigen Entglasung bzw. für das fehlende Eintreten einer Entglasung.
Mit ”10^2,5 Poise-Temperatur” ist die Temperatur gemeint, die einer Viskosität bei hohen Temperaturen von 10^2,5 Poise entspricht. Je niedriger diese Temperatur ist, desto besser ist die Schmelzformbarkeit.
Wie bereits beschrieben, betrifft die vorliegende Erfindung ein alkalifreies Glassubstrat, das im wesentlichen kein Alkalimetalloxid enthält, eine sehr hohe Wärmebeständigkeit und chemische Beständigkeit sowie eine ausgezeichnete Schmelzformbarkeit aufweist und eine geringe Dichte von höchstens 2,51 g/cm³ besitzt.
Das erfindungsgemäße alkalifreie Glassubstrat kann, wie bereits erwähnt, als Substrat für Anzeigeeinheiten, wie etwa eine Flüssigkristallanzeigeeinheit oder eine EL-Anzeigeeinheit, für einen Filter, einen Sensor und ähnliches verwendet werden und ist besonders als Glassubstrat für Aktivmatrix-Flüssigkristallanzeigeeinheiten mit Dünnschichttransistoren geeignet, die nur ein geringes Gewicht besitzen dürfen. Tabelle 1
Tabelle 2
Tabelle 3

Claims

Alkalifreies Glassubstrat, enthaltend folgende Gewichtsanteile: 58,0 bis 68,0% SiO₂, 10,0 bis 25,0% Al₂O₃, 3,0 bis 15,0% B₂O₃, 0 bis 1,5% MgO, 0 bis 8,0% CaO, 0,1 bis 5,0% BaO, 0,1 bis 10,0% SrO, 0 bis 5,0% ZnO, 5,0 bis 20,0% MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO, 0 bis 5,0% ZrO₂ und 0 bis 5,0% TiO₂, wobei dieses Substrat im wesentlichen kein Alkalimetalloxid enthält und eine Dichte von 2,51 g/cm³ oder weniger aufweist.