尺度上稳定快速地蚀刻玻璃制造技术

公开了基本无碱的玻璃，可以使用这些玻璃来生产平板显示设备(例如有源矩阵液晶显示器(AMLCD))的基板。这些玻璃具有高的退火温度及蚀刻速率。也公开了用于使用下拉过程(例如熔融过程)来生产基本无碱的玻璃的方法。也公开了包括玻璃片的消费性电子产品。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】尺度上稳定快速地蚀刻玻璃相关申请案的交叉引用本申请案依据专利法主张于2018年1月15日所提出的第62/617386号的美国临时专利申请案的优先权权益，这个申请案的整体内容于本文中以引用方式依附及并入本文中。
本公开内容的实施例与显示器玻璃相关。更具体来说，本公开内容的实施例与用于有源矩阵液晶显示器的显示器玻璃相关。
技术介绍
液晶显示器(例如有源矩阵液晶显示器件(AMLCD))的生产是复杂的，并且基板玻璃的性质是重要的。首要地，用于生产AMLCD设备的玻璃基板的实体尺度需要被严格地控制。下拉片材拉制过程且特别是都属于Dockerty的第3,338,696及3,682,609号的美国专利中所述的熔融过程，能够生产可用作基板的玻璃片，而不需要昂贵的后成形精加工操作(例如磨光及抛光)。不幸的是，熔融过程对玻璃性质施加了相当严格的限制条件，这些限制条件需要相对高的液相线黏度。在液晶显示器领域中，基于多晶硅的薄膜晶体管(TFT)是优选的，因为它们能够更有效地输送电子。基于多晶硅的硅晶体管(p-Si)的特征在于具有比基于非晶硅基的晶体管(a-Si)的那些迁移率更高的迁移率。这允许制造更小及更快的晶体管，这最终生产更亮及更快的显示器。基于p-Si的晶体管的一个问题是它们的制造需要比制造a-Si晶体管时所采用的那些过程温度更高的过程温度。相较于制造a-Si晶体管时所采用的350℃尖峰温度而言，这些温度的范围从450℃到600℃。在这些温度下，大多数AMLCD玻璃基板经历称为压实的过程。压实度(也称为热稳定性或尺度改变)是玻璃基板中由玻璃假定温度的改变引起的不可逆的尺度改变(缩小)。”假定温度”是用来指示玻璃的结构状态的概念。因为较高的”冻结”温度的结构，从高温快速冷却的玻璃据说具有更高的假定温度。更缓慢地冷却的玻璃或通过被保持在玻璃的退火点附近一段时间来退火的玻璃据说具有较低的假定温度。有两种方法可以最小化玻璃中的压实度。第一种是对玻璃进行热预处理，以产生与玻璃在p-SiTFT制造过程期间将经历的假定温度类似的假定温度。这种方法有几处难点。首先，在p-SiTFT制造期间所采用的多个加热步骤在玻璃中产生了稍微不同的假定温度，这些假定温度不能通过这种预处理完全补偿。其次，玻璃的热稳定性变得与p-SiTFT制造的细节密切相关，这可以意味着对于不同的最终使用者有着不同的预处理。最后，预处理提高了处理成本及复杂性。另一种方法是通过提高玻璃的黏度来减慢过程温度下的应变速率。这可以通过提高玻璃的黏度来实现。退火点表示与玻璃的固定黏度对应的温度，且因此退火点的提高等于固定温度下的黏度的提高。然而，这种方法的挑战是生产具有成本效益的高退火点玻璃。影响成本的主要因素是缺陷及资产寿命。在耦接到熔融拉制机的现代熔化器中，常常会遇到四种类型的缺陷：(1)气态夹杂物(气泡或起泡)；(2)来自耐火材料或由无法正确熔化批料引起的固体夹杂物；(3)主要由铂组成的金属缺陷；及(4)由异形槽(isopipe)的任一端处的低液相线黏度或过度失透造成的失透产物。玻璃组成对熔化速率具有不成比例的影响，因此对玻璃形成气态或固态缺陷的倾向具有不成比例的影响，并且玻璃的氧化状态影响掺入铂缺陷的倾向。可以通过选择具有高液相线黏度的组成来最佳地管理成形心轴或异形槽上的玻璃的失透。资产寿命主要是由熔化及成形系统的各种耐火及贵金属组件的磨损或变形速率所确定的。耐火材料、铂系统设计、及异形槽耐火材料的最新进展已提供了大大延长耦接到熔融拉制机的熔化器的有用操作寿命的潜力。其结果是，现代的熔融拉制熔化及成形平台的寿命限制组件是用来加热玻璃的电极。氧化锡电极随时间缓慢腐蚀，并且腐蚀速率是温度及玻璃组成两者的强函数。为了使资产寿命最大化，识别在保持上述缺陷限制属性的同时降低电极腐蚀速率的组成是合乎需要的。只要玻璃的压实度低于阈值水平，确定玻璃作为基板的合适性的重要属性就是在制造TFT期间的基板的总节距(totalpitch)的可变性或所述可变性的缺乏，所述可变性或其缺乏可以造成TFT的组件的错准且造成最终显示器中的不良像素。这种可变性极大部分是由以下项目所引起的：玻璃的压实度的变化、由在TFT制造期间沉积的膜所施加的应力下的玻璃的弹性扭曲的变化、及在TFT制造期间的那些相同应力的松弛的变化。具有高尺度稳定性的玻璃将具有降低的压实度可变性以及降低的应力松弛，并且具有高杨氏模量的玻璃将有助于减少由膜应力引起的扭曲。从而，具有高模量及高尺度稳定性两者的玻璃将使TFT过程期间的总节距可变性最小化，使其成为这些应用的有利基板。虽然总节距可变性是将玻璃组成用作TFT背板的合适性的关键属性，但其他的属性也相当重要。在完成TFT的制造之后，面板制造商通过酸蚀刻使显示器变薄以降低最终显示器的厚度及重量。从而，在市售的酸成分中快速蚀刻的玻璃会允许更经济地使玻璃变薄。类似地，具有低密度的玻璃也会有助于合乎需要地降低最终显示器的重量。压实的幅度取决于用来制作玻璃的过程及玻璃的黏滞弹性性质两者。在用于由玻璃生产片状产品的浮法过程中，玻璃片从熔体相对缓慢地冷却，且因此将相对低温的结构”冻结”到玻璃中。相反地，熔融过程使得玻璃片从熔体非常快速地淬火，并在相对高温的结构下冻结。其结果是，与通过熔融过程所生产的玻璃相比，通过浮法过程所生产的玻璃可以经受较少的压实，因为压实的驱动力是在压实期间由玻璃经历的假定温度与过程温度之间的差异。因此，最小化由下拉过程所生产的基于玻璃的基板中的压实水平会是合乎需要的。此外，本领域需要在允许可靠的厚度降低以及其它有利的性质及特性的同时具有高模量和高尺度稳定性的玻璃组成。
技术实现思路
各种实施例涉及玻璃，所述玻璃具有：从约1重量ppm(ppmbyweight)到约259重量ppm的范围中、从约1重量ppm到约255重量ppm的范围中、从约1重量ppm到约250重量ppm的范围中、从约1重量ppm到约245重量ppm的范围中、从约1重量ppm到约240重量ppm的范围中、从约1重量ppm到约235重量ppm的范围中、从约1重量ppm到约230重量ppm的范围中、从约1重量ppm到约225重量ppm的范围中、从约1重量ppm到约220重量ppm的范围中、从约1重量ppm到约215重量ppm的范围中、从约1重量ppm到约210重量ppm的范围中、从约1重量ppm到约205重量ppm的范围中、从约1重量ppm到约200重量ppm的范围中、从约1重量ppm到约195重量ppm的范围中、从约1重量ppm到约190重量ppm的范围中、从约1重量ppm到约185重量ppm的范围中、从约1重量ppm到约180重量ppm的范围中、从约1重量ppm到约175重量ppm的范围中、从约1重量ppm到约170重量ppm的范围中、从约1重量ppm到约165重量ppm的范围中、从约1重量ppm到约160重量ppm的范围中、从约1重量ppm到约155重量ppm的范围中、从约1重量ppm到约150重量ppm的范围中、从约1重量ppm到约145重量ppm的范围本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种玻璃，包括范围如下的用摩尔百分比为单位的基于氧化物的成分：SiO

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180115 US 62/617,3861.一种玻璃，包括范围如下的用摩尔百分比为单位的基于氧化物的成分：SiO2为68.5-72.0，Al2O3大于或等于约13.0，B2O3小于或等于约2.5，MgO为1.0-6.0，CaO为4.0-8.0，SrO小于或等于约4.5，BaO小于或等于约4.5，使得(MgO+CaO+SrO+BaO)/Al2O3小于或等于约1.6，且具有大于或等于约23的蚀刻指数，大于或等于约800℃的退火点、在1重量ppm(ppmbyweight)到约259重量ppm的范围中的Na2O含量、及大于82GPa的模量。


2.一种玻璃，包括范围如下的用摩尔百分比为单位的基于氧化物的成分：SiO2为63.0-71.0，Al2O3为13.0-14.0，B2O3>0-3.0，MgO为0.9-9.0，CaO为5.25-6.5，SrO>0-6.0，BaO为1.0-9.0，所述玻璃基本无碱，具有在1重量ppm到约259重量ppm的范围中的Na2O含量，且具有>21μm/mm3的蚀刻指数。


3.根据权利要求2所述的玻璃，其中所述玻璃包括用摩尔百分比为单位的基于氧化物的以下成分：SiO2为68.0-71.0，B2O3>0-2.0，MgO为3.5-5.0，SrO>0-2.0，BaO为2.5-4.5。


4.一种玻璃，包括范围如下的用摩尔百分比为单位的基于氧化物的成分：SiO2为68.0-70.5，Al2O3为13.0-14.0，B2O3>0-3.0，MgO为0.9-9.0，CaO为5.25-11，SrO>0-6.0，BaO为1.0-9.0，所述玻璃基本无碱，在1重量ppm到约259重量ppm的范围中的Na2O含量，且具有>21μm/mm3的蚀刻指数。


5.根据权利要求4所述的玻璃，其中所述玻璃包括用摩尔百分比为单位的基于氧化物的以下成分：B2O3>0-2.0，MgO为3.5-5.0，CaO为5.25-10.0，SrO>0-2.0，BaO为2.5-4.5。


6.一种玻璃，包括范围如下的用摩尔百分比为单位的基于氧化物的成分：SiO2为63.0-75.0，Al2O3为13.0-14.0，BaO3>0-2.8，MgO为0.9-9.0，CaO为5.25-11，SrO>0-6.0，BaO为1.0-9.0，所述玻璃基本无碱，在1重量ppm到约259重量ppm的范围中的Na2O含量，且具有>21μm/mm3的蚀刻指数。


7.根据权利要求6所述的玻璃，其中所述玻璃包括用摩尔百分比为单位的基于氧化物的以下成分：SiO2为68.0-72.0，B2O3>0-2.0，MgO为3.5-5.0，CaO为5.25-10.0，SrO>0-2.0，BaO为2.5-4.5。


8.一种玻璃，包括范围如下的用摩尔百分比为单位的基于氧化物的成分：SiO2为63.0-75.0，Al2O3为13.0-14.0，B2O3>0-3.0，MgO为0.9-9.0，CaO为5.25-11，SrO>0-6.0，BaO为3.0-5.4，所述玻璃基本无碱，在1重量ppm到约259重量ppm的范围中的Na2O含量，且具有>21μm/mm3的蚀刻指数。


9.根据权利要求8所述的玻璃，其中所述玻璃包括用摩尔百分比为单位的基于氧化物的以下成分：SiO2为68.0-72.0，B2O3>0-2.0，MgO为3.5-5.0，CaO为5.25-10.0，SrO>0-2.0，BaO为2.5-4.5。


10.一种玻璃，包括范围如下的用摩尔百分比为单位的基于氧化物的成分：SiO2为63.0-75.0，Al2O3为13.0-14.5，B2O3>0-2.0，MgO为0.9-9.0，CaO为5.0-6.5，SrO>0-6.0，BaO为1.0-9.0，所述玻璃基本无碱，在1重量ppm到约259重量ppm的范围中的Na2O含量，且具有为1.1-1.6的(MgO+CaO+SrO+BaO)/Al2O3及>21μm/mm3的蚀刻指数。


11.根据权利要求10所述的玻璃，其中所述玻璃包括用摩尔百分比为单位的基于氧化物的以下成分：SiO2为68.0-72.0，MgO为3.5-5.0，CaO为5.25-6.5，SrO>0-2.0，BaO为2.5-4.5。


12.一种玻璃，包括范围如下的用摩尔百分比为单位的基于氧化物的成分：SiO2为63.0-71.0，Al2O3为13.0-14.0，B2O3>0-2.0，MgO为0.9-9.0，CaO为5.25-6.5，SrO>0-6.0，BaO为1.0-9.0，所述玻璃基本无碱，在1重量ppm到约259重量ppm的范围中的Na2O含量，且具有>21μm/mm3的蚀刻指数。


13.根据权利要求12所述的玻璃，其中所述玻璃包括用摩尔百分比为单位的基于氧化物的以下成分：SiO2为68.0-71.0，MgO为3.5-5.0，SrO>0-2.0，BaO为2.5-4.5。


14.一种玻璃，包括范围如下的用摩尔百分比为单位的基于氧化物的成分：SiO2为63.0-71.0，Al2O3为13.0-14.0，B2O3>0-2.0，MgO为0.9-9.0，CaO为5.0-6.5，SrO>0-6.0，BaO为3.5-4.0，所述玻璃基本无碱，在1重量ppm到约259重量ppm的范围中的Na2O含量，且具有>21μm/mm3的蚀刻指数。


15.根据权利要求14所述的玻璃，其中所述玻璃包括用摩尔百分比为单位的基于氧化物的以下成分：SiO2为68.0-71.0，MgO为3.5-5.0，SrO>0-2.0。


16.一种玻璃，包括范围如下的用摩尔百分比为单位的基于氧化物的成分：SiO2为63.0-71.0，Al2O3为13.0-14.0，B2O3>0-2.0，MgO为0.9-9.0，CaO为5.0-6.5，SrO>0-6.0，BaO为1.0-9.0，CaO与BaO的总和>8.6，所述玻璃基本无碱，在1重量ppm到约259重量ppm的范围中的Na2O含量，且具有>21μm/mm3的蚀刻指数。


17.根据权利要求16所述的玻璃，其中所述玻璃包括用摩尔百分比为单位的基于氧化物的以下成分：SiO2为68.0-71.0，MgO为3.5-5.0，SrO>0-2.0，BaO为2.5-4.5。


18.一种玻璃，包括：
退火温度大于或等于约785℃；
密度小于或等于约2.65g/cc；
T200P小于或等于约1750℃；
T35kp小于或等于约1340℃；
杨氏模量大于或等于约82GPa；和
以下方程式所定义的大于或等于约21μm/mm3的蚀刻指数：
-54.6147+(2.50004)*(Al2O3)+(1.3134)*(B2O3)+(1.84106)*(MgO)+(3.01223)*(CaO)+(3,7248)*(SrO)+(4.13149)*(BaO)，
其中玻璃基本无碱，并且Na2O的含量在1重量ppm至约259重量ppm的范围内。


19.根据权利要求18所述的玻璃，其中，所述退火温度大于或等于约800℃。


20.根据权利要求18所述的玻璃，其中，所述密度小于或等于约2.61g/cc。


21.根据权利要求18所述的玻璃，其中，所述T200P小于或等于约1700℃。


22.根据权利要求18所述的玻璃，其中，所述T35KP小于或等于约1310℃。


23.根据权利要求18所述的玻璃，其中，所述蚀刻指数大于或等于约21μm/mm3。


24.根据权利要求18所述的玻璃，其中，所述玻璃包括用摩尔百分比为单位的基于氧化物的在68.1-72.3的范围内的SiO2。


25.根据权利要求18所述的玻璃，其中，所述玻璃包括用摩尔百分比为单位的基于氧化物的在11.0-14.0范围内的Al2O3。


26.根据权利要求18所述的玻璃，其中，所述玻璃包含用摩尔百分比为单位的基于氧化物的大于0-3.0范围内的B2O3。


27.根据权利要求18所述的玻璃，其中，所述玻璃包含用摩尔百分比为单位的基于氧化物的1.0-7.2范围内的MgO。


28.根据权利要求27所述的玻璃，其中，所述玻璃包含用摩尔百分比为单位的基于氧化物的在3.1-5.8的范围内的MgO。


29.根据权利要求18所述的玻璃，其中，所述玻璃包含用摩尔百分比为单位的基于氧化物的在4.1-10.0的范围内的CaO。


30.根据权利要求29所述的玻璃，其中，所述玻璃包含用摩尔百分比为单位的基于氧化物的在4.5-7.4范围内的CaO。


31.根据权利要求18所述的玻璃，其中，所述玻璃包含用摩尔百分比为单位的基于氧化物的>0-4.2范围内的SrO。


32.根据权利要求31所述的玻璃，其中，所述玻璃包含用摩尔百分比为单位的基于氧化物的在＞0-2.0范围内的SrO。


33.根据权利要求18所述的玻璃，其中，所述玻璃包含用摩尔百分比为单位的基于氧化物的在1.2-4.4范围内的BaO。


34.根据权利要求33所述的玻璃，其中，所述玻璃包含用摩尔百分比为单位的基于氧化物的在2.6-4.4范围内的BaO。


35.根据权利要求18所述的玻璃，其中，所述玻璃包括用摩尔百分比为单位的基于氧化物的SiO268.0-72.0，B2O30.1-3.0和CaO5.0-6.5。


36.根据权利要求18所述的玻璃，其中，所述玻璃包括用摩尔百分比为单位的基于氧化物的Al2O313.0-14.0，B2O30.1-3.0和CaO5.25-6.0。


37.一种基本无碱的玻璃，其包括用摩尔百分比为单位的基于氧化物成分：SiO2为69.76-71.62，Al2O3为11.03-13.57，B2O3为0-2.99，MgO为3.15-5.84，CaO为4.55-7.35，SrO为0.2-1.99，BaO为2.61-4.41和ZnO为0-1.0，其中(MgO+CaO+SrO+BaO)/Al2O3的比率在约1.0和1.6的范围内，Na2O的含量在1重量ppm和259重量ppm的范围内，MgO/(MgO+CaO+SrO+BaO)的比在约0.22至0.37的范围内。


38.一种基本无碱的玻璃，包含用摩尔百分比为单位的基于氧化物的成分：SiO2为68.14-72.29，Al2O3为11.03-14.18，B2O3为0-2.99，MgO为1.09-7.2，CaO为4.12-9.97，SrO为0.2-4.15，BaO为1.26-4.41和ZnO为0-1.0，其中(MgO+CaO+SrO+BaO)/Al2O3在约1.0至1.6的范围内，Na2O含量在1重量ppm至约259重量ppm的范围内，并且MgO/(MgO+CaO+SrO+BaO)的比的范围约为0.22和0.37之间。


39.一种基本上不含碱的玻璃，其中(MgO+CaO+SrO+BaO)/Al2O3在约1.0至1.6的范围内，MgO/(MgO+CaO+SrO+BaO)的比在约0.22和0.37之间的范围内，T(退火)>785℃，密度<2.65g/cc，T(200P)<1750℃，T(350)<1340℃，杨氏模量>82GPa，Na2O含量范围在1重量ppm至约259重量ppm之间，且蚀刻指数>21μm/mm3。


40.一种基本无碱的玻璃，其中(MgO+CaO+SrO+BaO)/Al2O3在约1.0至1.6的范围内，MgO/(MgO+CaO+SrO+BaO)的比在约...

【专利技术属性】
技术研发人员：布拉德利·弗雷德里克·波登，希思·亚伦·菲尔金斯，郭晓菊，
申请(专利权)人：康宁公司，
类型：发明
国别省市：美国;US