本文揭示了一种不含碱金属的硼铝硅酸盐玻璃，其具有用于平板显示器例如有源矩阵液晶显示器(AMLCD)和有源矩阵有机发光二极管显示器(AMOLED)的基板所需的物理和化学性质。根据本发明专利技术的某些方面，所述玻璃具有随温度的良好的尺寸稳定性。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请交叉参考本申请根据35 U.S.C.§ 119要求2012年2月28日提交的美国临时申请序列号61/604,249以及2012年7月27日提交的美国临时申请序列号61/676,539的优先权，这两申请通过引用全文结合入本文。背景液晶显示器例如有源矩阵液晶显示器(AMLCD)的制造非常复杂，基板玻璃的性质极为重要。首要的是，用于生产AMLCD器件的玻璃基板必须严格控制其物理尺寸。在美国专利号3,338,696和3,682,609(都授予多克特(Dockerty))中所述的下拉板的拉制法，特别是熔合法能够在不需要高成本的后成形精制操作例如精研(lapping)和抛光条件下制造可用作基板的玻璃板。不幸的是，熔合法对玻璃性质设置了相当苛刻的限制，要求相对高的液相线粘度。在液晶显示器领域，优选基于多晶硅的薄膜晶体管(TFT)，原因是这种晶体管能够更有效地传输电子。基于多晶硅(p-Si)的硅晶体管的特征是其迁移率高于基于无定形硅(a-Si)的晶体管。这样能够制造更小和更快的晶体管，最终制造更亮和更快速的显示器。基于p-Si的晶体管问题之一在于与a-Si晶体管相比在制造过程中需要更高的工艺温度。这些温度范围是450℃-600℃，而在制造a-Si晶体管时通常使用的最高温度是350℃。在这些温度，大多数AMLCD玻璃基板发生被称作“压缩”的过程。压缩，也称为热稳定性或尺寸变化，是由于玻璃的“假想温度”变化导致的玻璃基板不可逆的尺寸变化(收缩)。“假想温度”是一个用来表示玻璃结构状态的概念。据说从高温快速冷却的玻璃具有较高的假想温度，原因是“凝固”在较高温度结构。缓慢冷却或者在其退火点附近保持一定时间的玻璃据说具有较低的假想温度。压缩的程度取决于玻璃的制造工艺以及玻璃的粘弹性性质。在由玻璃制造玻璃板产品的浮法工艺中，玻璃板从熔体相对缓慢地冷却，因此，将相对低温结构“凝固”到玻璃中。熔合法与此不同，其导致玻璃板从熔体非常快速地骤冷，以相对高温结构凝固。结果，采用浮法制造的玻璃与采用熔合法制造的玻璃相比发生压缩程度较低，因为供压缩的驱动力是假想温度和玻璃在压缩过程中经历的工艺温度的差值。因此，希望能够最大程度地减小下拉法生产的玻璃基板中的压缩程度。有两种方法可以尽可能减小玻璃中的压缩程度。第一种方法是对玻璃进行热预处理，产生类似于经历p-Si TFT制造工艺的玻璃的假想温度。这种方法存在一些困难。首先，在p-Si TFT制造过程中采用的多个加热步骤在玻璃中产生略不同的假想温度，使得通过这种预处理也不能完全补偿。其次，玻璃的热稳定性与p-Si TFT制造厂的详细工艺密切相关，这可能意味着对不同的终端用户有不同的预处理。最后，预处理增加了处理的成本和复杂性。另一种方法是通过增加玻璃粘度，来减缓在加工温度下的应变速率。这可以通过升高玻璃的粘度来实现。对于玻璃而言，退火点代表对应于固定粘度的温度，因此退火点升高就等于在固定温度下粘度升高。但是，这种方法的挑战在于廉价地制备高退火点的玻璃。影响成本的主要因素是缺陷和器材寿命。在结合至熔合拉制机的、包括耐火预熔化器、昂贵的金属内衬和贵金属玻璃输送杆的现代连续单元(CU)熔化器中，通常会遇到4种缺陷：(1)气体包含物(气泡或起泡)；(2)来自耐火材料和批料不当熔融的固体包含物；(3)主要由铂组成的金属缺陷；以及(4)从低液相线粘度导致的失透产品或者在等压槽(isopipe)任一端的过度失透。玻璃组合物对熔融速率有不成比例的影响，并因此影响玻璃形成气体或固体缺陷的趋势，玻璃的氧化状态影响包含铂缺陷的趋势。通过选择具有高液相线粘度的组成，可以最好地管理玻璃在成形心轴或等压槽上的失透。器材的寿命主要由熔融和成形系统的各自耐火材料和贵金属组件的磨损速率和变形来决定。耐火材料、铂系统设计以及等压槽耐火材料的最新进展，已为显著延长结合至熔合拉制机的CU熔化器的可用操作寿命提供了可能。因此，现代熔合拉制熔融和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，且腐蚀速率同时强烈取决于温度和玻璃组合物。为了最大化器材寿命，期望确定组成，其减少电极的腐蚀速率同时保持如上所述的限制缺陷的性能特征。
技术实现思路
根据所公开的材料、化合物、组合物、制品、装置和方法的目的，在本文中具体化和广泛描述的是无碱的硼铝硅酸盐玻璃，所述无碱的硼铝硅酸盐玻璃具有用于平板显示器装置(例如有源矩阵液晶显示器(AMLCD)和有源矩阵有机发光二极管显示器(AMOLED))的基板所需的物理和化学性质。根据它的某些方面，玻璃具有高退火点，并因此具有良好的尺寸稳定性(即，低压缩)。此外，所揭示的组成具有非常高的液相线粘度，因此减少或消除了在成形心轴上失透的可能性。根据玻璃组合物的具体细节，所揭示的玻璃熔融质量高，具有非常低水平的气体包含物，且对贵金属、耐火材料和氧化锡电极材料的腐蚀最小。另外的优点将在随后的描述中部分地陈述，且根据该描述部分地显而易见，或可通过实施下述的各方面而学会。通过所附权利要求中特别指出的要素和组合将会认识和获得下述优点。应当理解，上述一般描述和以下详细描述仅仅是示例和说明，而不是限制。附图简要说明被纳入此说明书并构成说明书的一部分的附图说明了下述的数个方面。图1是等压槽即用于在熔合拉制法中制备精确板材的成形心轴的示意图。图2是图1所示的等压槽在剖面线6处的横截面。图3显示了1200℃和1140℃黑体的光谱，以及0.7毫米厚伊格尔(Eagle)无定形薄膜晶体管基片的透射光谱。专利技术详述本文所述的是基本上不含碱金属的玻璃，其具有高退火点并因此具有良好的尺寸稳定性(即，低压缩)，用于用作无定形硅、氧化物和低温多晶硅TFT工艺中的TFT背板基片。高退火点玻璃能够防止面板由于玻璃制造后的热处理期间的压缩/收缩导致的变形。所揭示的玻璃还具有非同寻常高的液相线粘度，因此显著减少了在成形设备的冷位置失透的风险。应理解，虽然低的碱金属浓度通常是理想的，但实际中难以或不可能经济地制造完全不含碱金属的玻璃。讨论中的碱金属作为原料中的污染物出现，作为耐火材料的微量组分出现，且难以完全消除。因此，如果碱金属元素Li2O,Na2O和K2O的总浓度小于约0.1摩尔％(摩尔％)，则认为所揭示的玻璃基本上不含碱金属。在一方面中，基本上不含碱金属的玻璃的退火点大于约765℃，优选地大于775℃，以及更优选地大于785℃。这样高的退火点导致低的驰豫速率-并因此相对少量的尺寸变化-使所揭示的玻璃用作低温多晶硅工艺的背板基板。在另一方面中，所揭示玻璃的粘度为约35000泊时的温度(T35k)小于约1310℃。玻璃的液相线温度(T液相)是晶体相可与玻璃平衡共存的最高温度，在该温度以上则不能共存。在另一方面，对应于玻璃的液相线温度的粘度大于约150000泊(poise)，更优选地大于200000泊，以及更优选地大于250000泊。在另一方面中，所揭示玻璃的特征在于，T35k–T液相>0.25T35k–225℃。这确保了将在熔合法的成形心轴上失透的趋势降低到最小。在一方面中，以氧化物的摩尔百分比计，所述基本上不含碱金属的玻璃包括：SiO2 69-72.5Al2O3 11-13.5B2O3 1-5MgO 3-5CaO 4本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基本上不含碱金属的玻璃，基于氧化物以摩尔％计，所述玻璃包括：SiO2 69‑72.5,Al2O3 11‑13.5,B2O3 1‑5,MgO 3‑5,CaO 4‑6.5,SrO 0‑3,BaO 1.5‑5,其中SiO2,Al2O3,B2O3,MgO,CaO,SrO和BaO表示所述氧化物组分的摩尔％。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.02.28 US 61/604,249;2012.07.27 US 61/676,5391.一种基本上不含碱金属的玻璃，基于氧化物以摩尔％计，所述玻璃包括：SiO2 69-72.5,Al2O3 11-13.5,B2O3 1-5,MgO 3-5,CaO 4-6.5,SrO 0-3,BaO 1.5-5,其中SiO2,Al2O3,B2O3,MgO,CaO,SrO和BaO表示所述氧化物组分的摩尔％。2.如权利要求1所述的玻璃，其特征在于，1.05≤(MgO+CaO+SrO+BaO)/Al2O3≤1.4，其中Al2O3,MgO,CaO,SrO和BaO表示所述氧化物组分的摩尔％。3.如权利要求1所述的玻璃，其特征在于，0.2≤MgO/(MgO+CaO+SrO+BaO)≤0.35，其中MgO,CaO,SrO和BaO表示所述氧化物组分的摩尔％。4.如权利要求1所述的玻璃，其特征在于，0.65≤(CaO+SrO+BaO)/Al2O3≤0.95，其中Al2O3,CaO,SrO和BaO表示所述氧化物组分的摩尔％。5.如权利要求1所述的玻璃，其特征在于，所述玻璃包含0.01-0.4摩尔％的SnO2,As2O3,或Sb2O3,F,Cl或Br中的任意一种或组合作为化学澄清剂。6.如权利要求1所述的玻璃，其特征在于，所述玻璃包含0.005-0.2摩尔％的Fe2O3...
【专利技术属性】
技术研发人员：A·J·埃列森，T·J·基克辛斯基，S·R·马卡姆，J·C·莫罗，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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