本发明专利技术提供了无碱玻璃，其可用于生产供平板显示器用的基材，例如有源矩阵液晶显示器(AMLCD)。这些玻璃包含作为澄清剂的铁和锡，优选基本上不含砷和锑。在某些实施方式中，所述玻璃还基本上不含钡。本发明专利技术还提供了利用下拉法(例如熔制法)生产无碱玻璃片的方法。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及具有所需物理和化学性质的无碱硼铝硅酸盐玻璃，它可用作平板显示器件如有源矩阵液晶显示器(AMIXD)的基板。根据其某些方面，本专利技术涉及对这种玻璃的澄清。
技术介绍
A.显示技术显示器大致可分为两种类型发射型和非发射型。液晶显示器(LCD)属于后者，这类显示器依赖于外部光源，显示器只是用作光调制器。在液晶显示器情况，外部光源可以是环境光(用于反射型显示器)或专用光源(如直观型显示器中那样)。液晶显示器依赖液晶(LC)材料的三种固有性质对光进行调制。第一种特性是LC 材料能够引起偏振光的光学旋转。第二种特性是这种旋转对液晶的机械取向的依赖性。第三种特性是液晶在外加电场作用下发生机械取向的能力。在简单的扭转向列型(TN)液晶显示器的构造中，两片基材包围着一层液晶材料。在称作常白模式(Normally White)的显示器类型中，在基板内表面上施加一层校直层使液晶指向矢(director)90°旋转。这也就是说，液晶材料可以使进入液晶盒一个面的线性偏振光的偏振方向旋转90°。将彼此间呈 90°取向的偏振膜设置在基板外表面上。光进入第一偏振膜后变成线性偏振光。穿过液晶盒后，此光的偏振方向被旋转 90°，因而能穿过第二偏振膜射出。若在液晶层上施加电场，可使液晶指向矢按电场取向， 干扰其旋转光的能力。通过此液晶盒的线性偏振光的偏振方向不能发生旋转，因而受到第二偏振膜的阻挡。因此，从最简单的意义上讲，液晶材料成为光阀，其透射光或阻碍光透射的能力受到所施加电场的控制。上面的描述涉及对液晶显示器中单一像素的操纵。高信息型显示器要求将数百万个这样的像素集合为矩阵形式，这样的像素在本领域被称为子像素。对所有这些子像素定址，即对所有这些子像素施加电场，同时使寻址速度最大而串扰最小，都面临一些挑战。对子像素寻址的优选方法之一是利用位于各子像素上的薄膜晶体管控制电场，这就是有源矩阵液晶显示器(AMIXD)的基础。制造这些显示器是极其复杂的，而基板玻璃的性质又极为重要。首先，需要严格控制用于生产AMLCD器件的玻璃基板的物理尺寸。下拉片材的拉制工艺，尤其是美国专利第 3338696号(Dockerty)和第3682609号(Dockerty)中描述的熔制法，是能够形成这种玻璃片的少数方法之一，所述玻璃片可用作基板，无须在形成后进行成本高昂的精整操作，如精研和抛光。遗憾的是，熔制法对玻璃的性质具有相当严格的限制，要求其具有较高的液相线粘度，优选大于100000泊，更优选大于150000泊。构成平板显示器的两个板(基板组件)通常是分开制造的。一个是滤色板，其上沉积有红色、蓝色、绿色和黑色的一系列有机染料。这些原色各自必须与相配的有源板的子像素精确对应。为了消除制造两个板时不同环境热条件造成的影响，宜采用尺寸不受热条件影响的玻璃基板(即具有低热膨胀系数的玻璃基板)。然而，在考虑满足此性质时，需要平衡考虑沉积膜(例如硅膜)与基材之间因膨胀不匹配而产生的应力。据估计，最佳热膨胀系数(CTE)在 28X10_7-35X10_7/°C (0-300°C )的范围，优选在 ^X1(T7-34X1(T7°C (0-300°C ) 的范围，更优选在^x10-7-33X10_7°C (0-300°C )的范围。有源板是利用典型的半导体型方法制造的，之所以称作有源板，是因为它包含有源薄膜晶体管。这些方法包括溅射、CVD、光刻法和蚀刻。在这些方法中，都要求玻璃在纵向过程中不发生变化。因此，必须保证玻璃同时具有热稳定性和化学耐受性。热稳定性(也称作热压缩性或热收缩性)既依赖于特定玻璃组合物的固有粘度性质(表现为其应变点)，又依赖于由制造过程决定的玻璃板的受热历程。美国专利第 5374595号(Dumbaugh等)和第6319867号(Chacon等)披露了应变点超过650°C的玻璃， 当经历熔制法的受热历程时，所述玻璃具有可接受的热稳定性，可用于基于a-Si薄膜晶体管(TFT)和超低温p-Si TFT的有源板。若在更高温度下处理(如低温p-Si TFT所要求的)，可能需要增加对玻璃基板的退火步骤，以确保热稳定性。化学耐受性是对制造过程中所用各种蚀刻剂溶液的侵蚀的耐受性。特别重要的是对蚀刻硅层所采用的干蚀刻条件的侵蚀具有耐受性。为确定干蚀刻条件的基准，将基板样品与称作110BHF的蚀刻剂溶液接触。此项测试包括在30°C条件下，将玻璃样品浸在1体积份50重量％ HF和10体积份40重量％ NH4F中5分钟。根据重量损失和外观对样品进行分级评价。除了 110BHF试验外，还测定玻璃基材对酸性条件的耐受性。在此情况下，蚀刻剂溶液是5% HC1，于95°C，将玻璃样品浸在测试溶液中M小时。除了这些要求外，AMIXD制造商发现，对大尺寸显示器尺寸的需求以及规模经济性都要求加工尺寸更大的玻璃片。目前的工业标准是第六代(1500毫米X1850毫米)和第七代(1870毫米X2200毫米)，但将来的努力方向是每边超过2米的更大的尺寸。这引起若干问题。首先是玻璃的重量。对于用来将玻璃依次运送到各个加工点的自动化输送设备来说，从一代到下一代玻璃重量的增加会产生重要影响。此外，对于尺寸更大的片材，取决于玻璃密度和杨氏模量的弹性下垂现象成为特别严重的问题，会影响在各加工站之间运送玻璃时在箱子中装入、取出和分隔玻璃板的能力。除了重量和下垂问题外，基板尺寸增大还会给制造无缺陷玻璃板带来更大的挑战。由于子像素尺寸小，用于显示应用的基板必须基本上完全没有缺陷。缺陷的一个主要来源是气体夹杂物(也称“气泡”)，它来自批料熔化时在熔融玻璃中夹带的空气。从历史上看，这种气体夹杂物是通过使用砷作为澄清剂来除去的。然而， 砷带来了环境和健康方面的问题，因此，本领域一直在为制造含砷量低的玻璃，优选基本上没有砷的玻璃而努力。美国专利第5785726号(Dorfeld等)、第6128924号(Bange等)、 第58M127号(Bange等)和美国专利公开第2006/(^似996号(DeAngelis等)披露了制造无砷玻璃的工艺。人们曾经试图用锑澄清法代替砷澄清法。然而，锑本身也存在环境和健康方面的问题。而且与砷相比，锑作为澄清剂的有效性较低。在定量方面，商业化生产的体积至少为500厘米3的玻璃板，其中的气体夹杂物水平必须小于或等于0. 10个气体夹杂物/厘米3玻璃，优选小于或等于0. 05个气体夹杂物/ 厘米3玻璃。不仅如此，在一块或仅少数几块玻璃板中达到低含量的气体夹杂物是不够的， 为了实现低成本、高效率，玻璃制造商必须始终一致地将夹杂物含量保持在上述低水平。度量这种一致性的测定方法是检测一批连续生产的玻璃板，例如连续50块玻璃板中气体缺陷的个数。因此，对用于显示应用中的基板的玻璃，为了在商业上可行，至少50块连续生产的玻璃板必须平均达到上述(或更好的)气体夹杂物含量。由于上述原因，宜提供一种用于显示器件的玻璃组合物，其具有低密度，优选小于或等于2. 45克/厘米3，以缓解与较大片材尺寸相关的困难；其还具有大于或等于100000 泊的液相线粘度，以便通过例如熔制法制造。此外，在0-300°C温度范围，该玻璃的热膨胀系数(CTE)宜在^X10-7-3^d(T7°C的范围，优选在的范围本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：A·J·埃列森，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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