本公開的實(shí)施方式涉及用于液晶顯示器和其他合適的顯示器的顯示器玻璃。

背景技術(shù)：

1、平板顯示器裝置(例如有源矩陣液晶顯示器(amlcd)和有源矩陣有機(jī)發(fā)光二極管顯示器(amoled))的生產(chǎn)是非常復(fù)雜的，并且基材玻璃的性質(zhì)是極為重要的。首先且最重要的是，用于amlcd和amoled裝置生產(chǎn)的玻璃基材需要使其物理尺寸具有嚴(yán)格控制。下拉片材拉制工藝，特別是屬于dockerty的美國(guó)專利第3,338,696號(hào)和第3,682,609號(hào)所述的熔合工藝，能夠在不需要高成本的成形后精制操作例如精研(lapping)和拋光的條件下制造可用作基材的玻璃片。

2、在液晶顯示器領(lǐng)域，存在各種方法來生產(chǎn)amlcd所需的薄膜晶體管(tft)。歷史上，面板制造商采用基于無定形硅(a-si)的晶體管生產(chǎn)了大的低分辨率顯示器，或者采用基于多晶硅(p-si)和基于氧化物薄膜(ox)的晶體管生產(chǎn)了小的高分辨率顯示器。雖然曾經(jīng)認(rèn)為a-si?tft會(huì)被p-si?tft所取代，但是消費(fèi)者對(duì)于低成本的、大的高分辨率顯示器的需求以及用p-si?tft制造此類大規(guī)格顯示器的成本正在驅(qū)使amlcd制造商將它們對(duì)于a-si?tft的使用延伸到越來越高的分辨率。這些分辨率增加了對(duì)于用于tft制造工藝中的玻璃基材更為嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)的必要性。在a-si、氧化物或低溫p-si?tft的制造過程中，將玻璃基材保持在350℃至450℃的加工溫度，同時(shí)產(chǎn)生薄膜晶體管。在這些溫度下，大多數(shù)amlcd和amoled玻璃基材經(jīng)受被稱作壓縮的過程。壓縮，也稱為熱穩(wěn)定性或尺寸變化，是由于玻璃的假想溫度變化導(dǎo)致的玻璃基材的不可逆的尺寸變化(收縮)?！凹傧霚囟取笔怯脕肀硎静ＡУ慕Y(jié)構(gòu)狀態(tài)的概念。據(jù)說從高溫快速冷卻的玻璃具有較高的假想溫度，原因在于“凝固在”較高溫度結(jié)構(gòu)。較為緩慢冷卻或者在其退火點(diǎn)附近保持一段時(shí)間的玻璃據(jù)說具有較低的假想溫度。

3、壓縮的程度取決于玻璃的制造工藝以及玻璃的粘彈性性質(zhì)這兩者。在由玻璃生產(chǎn)玻璃片產(chǎn)品的浮法工藝中，玻璃片從熔體較為緩慢地冷卻，因此，將相對(duì)低溫結(jié)構(gòu)“凝固到”玻璃中。相反地，熔合工藝導(dǎo)致玻璃片從熔體非?？焖俚伢E冷，以相對(duì)高溫結(jié)構(gòu)凝固。作為結(jié)果，相比于通過熔合工藝制造的玻璃，通過浮法工藝生產(chǎn)的玻璃可能經(jīng)受較小的壓縮，因?yàn)橛糜趬嚎s的驅(qū)動(dòng)力是假想溫度和玻璃在壓縮過程中經(jīng)歷的工藝溫度的差值。因此，會(huì)希望使得通過下拉工藝產(chǎn)生的玻璃基材中的壓縮水平最小化。

4、有兩種方法使得玻璃中的壓縮最小化。第一種是對(duì)玻璃進(jìn)行熱預(yù)處理，以產(chǎn)生類似于tft制造過程中玻璃會(huì)經(jīng)受的假想溫度。這種方法存在一些困難。首先，在tft制造工藝過程中，采用的多個(gè)加熱步驟在玻璃中產(chǎn)生略不同的假想溫度，該預(yù)處理不能完全補(bǔ)償所述略不同的假想溫度。其次，玻璃的熱穩(wěn)定性變得與tft制造的細(xì)節(jié)密切相關(guān)，這可能意味著對(duì)不同的終端用戶有不同的預(yù)處理。最后，預(yù)處理增加了加工的成本和復(fù)雜性。

5、另一個(gè)方法是通過增加玻璃的粘度來減緩在加工溫度的應(yīng)變率。這可以通過升高玻璃的退火點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)。對(duì)于玻璃而言，退火點(diǎn)代表對(duì)應(yīng)于固定粘度的溫度，因此退火點(diǎn)的增加等于在固定溫度下粘度的增加。但是，該方法的挑戰(zhàn)在于，以成本有效的方式生產(chǎn)高退火點(diǎn)的玻璃。影響成本的主要因素包括缺陷和資產(chǎn)壽命。在與熔合拉制機(jī)器相連的現(xiàn)代化連續(xù)單元(cu)熔化器中(所述熔化器包括：耐火預(yù)熔化器、貴金屬精煉爐和貴金屬玻璃傳遞桿)，通常遭遇4種類型的缺陷：(1)氣態(tài)內(nèi)含物(氣泡或水泡)；(2)來自難熔材料的固體內(nèi)含物或者無法適當(dāng)?shù)厝刍希?3)主要由鉑構(gòu)成的金屬缺陷；以及(4)由于低液相線粘度或成形裝置、心軸或溢流槽任一端的過度失透所產(chǎn)生的失透產(chǎn)品。玻璃組成對(duì)于熔化速率具有不成比例的影響，因此，對(duì)于玻璃形成氣態(tài)或固體缺陷的趨勢(shì)具有不成比例的影響，并且玻璃的氧化狀態(tài)對(duì)于結(jié)合鉑缺陷的趨勢(shì)具有影響。通過選擇具有高液相線粘度的組合物來最佳地管理成形心軸或溢流槽上的玻璃失透。

6、在tft制造過程期間，玻璃基材中的尺寸穩(wěn)定性還受到彈性應(yīng)變的影響?；慕?jīng)歷的彈性應(yīng)變有兩個(gè)主要原因。在熔合工藝過程中，在經(jīng)由小的熱梯度冷卻之后，會(huì)將彈性應(yīng)變引入玻璃片中(并因此將應(yīng)力引入玻璃片中)。這些應(yīng)力在tft制造過程期間經(jīng)受應(yīng)力松弛，導(dǎo)致尺寸不穩(wěn)定性?？梢砸耘c壓縮相同的方式那樣使得此類不穩(wěn)定性最小化，通過增加玻璃基材的退火點(diǎn)使得tft加工溫度時(shí)的應(yīng)變率下降。第二種類型的彈性應(yīng)變與當(dāng)晶體管自身沉積到玻璃表面上時(shí)施加到基材上的應(yīng)力有關(guān)。通過增加玻璃的楊氏模量使得此類彈性應(yīng)變最小化，從而在基材表面上施加的應(yīng)力產(chǎn)生最小的應(yīng)變量，以及降低玻璃片中看到的尺寸變化。

7、除了上文提到的尺寸穩(wěn)定性問題之外，amlcd和amoled制造商發(fā)現(xiàn)對(duì)于更大的顯示器尺寸和規(guī)格經(jīng)濟(jì)性這兩者的需求正驅(qū)使他們加工在每側(cè)上超過2米的更大尺寸的玻璃片。這增加了多種困難。首先，簡(jiǎn)單來說是玻璃的重量。當(dāng)發(fā)展到更大尺寸玻璃片時(shí)，玻璃重量的增加對(duì)用于將玻璃移動(dòng)進(jìn)入工作站中和通過工作站的機(jī)械自動(dòng)處理機(jī)器產(chǎn)生影響。此外，隨著片材尺寸變得更大，取決于玻璃密度和楊氏模量的彈性下垂成為問題，影響裝載、取回能力，以及用于在工作站之間運(yùn)輸玻璃的盒子中的玻璃的空間。因此，希望確定出這樣的組合物，其除了使得壓縮、應(yīng)力松弛和彈性應(yīng)變最小化之外，還減少了與下垂相關(guān)的問題，同時(shí)維持上文所述的有限缺陷的屬性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、一些實(shí)施方式屬于用于制造展現(xiàn)出所需的物理和化學(xué)性質(zhì)的無堿的硼鋁硅酸鹽玻璃的化合物、組合物、制品、裝置和方法。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，玻璃適合用作平板顯示器裝置(例如有源矩陣液晶顯示器(amlcd)和有源矩陣有機(jī)發(fā)光二極管顯示器(amoled))的基材。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式，提供的玻璃具有小于2.55g/cm3的密度和良好的尺寸穩(wěn)定性(即，低壓縮)。此外，公開的組合物的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式具有超過680℃的應(yīng)變點(diǎn)，對(duì)于a-si薄膜晶體管工藝而言，當(dāng)經(jīng)受熔合工藝的熱歷史時(shí)，這具有可接受的熱穩(wěn)定性。

2、此外，本文所述的玻璃基本不含堿，其具有高退火點(diǎn)和高的楊氏模量，因而具有良好的尺寸穩(wěn)定性(即，低壓縮、彈性應(yīng)變和應(yīng)力松弛)，以用作無定形硅和氧化物tft工藝中的tft背板基材。高退火點(diǎn)玻璃能夠防止由于玻璃制造后的熱加工期間的壓縮/收縮或應(yīng)力松弛導(dǎo)致的面板變形。本發(fā)明玻璃的實(shí)施方式還具有高的彈性模量和較低的密度，從而增加了玻璃的比模量，極大地降低了玻璃片中發(fā)生彈性下垂的風(fēng)險(xiǎn)。此外，本發(fā)明的玻璃具有非同尋常高的液相線粘度，因此顯著減少了在成形設(shè)備的冷位置發(fā)生失透的風(fēng)險(xiǎn)。要理解的是，雖然低的堿性濃度通常是合乎希望的，但是，在實(shí)際中可能難以或不可能經(jīng)濟(jì)地制造完全不含堿的玻璃。討論中的堿作為原料中的污染物出現(xiàn)，作為耐火材料的微量組分出現(xiàn)等，且可能非常難以完全消除。因此，如果堿性元素li2o、na2o和k2o的總濃度小于約0.1摩爾百分比(摩爾％)，則認(rèn)為本發(fā)明的玻璃基本上不含堿金屬。

3、在一些實(shí)施方式中，以氧化物的摩爾％計(jì)，提供的玻璃包含：sio2?65-72，al2o310-14，b2o3?3-8，mgo?2-6，cao?3-9，sro?0-6，和bao?0-<1，其中，玻璃展現(xiàn)出應(yīng)變點(diǎn)>650℃，退火點(diǎn)大于或等于約730℃，楊氏模量>78gpa，t35kp-t液相線>30℃，密度<約2.55g/cm3，cte小于約39x10-7/℃。

4、在其他實(shí)施方式中，以氧化物的摩爾％計(jì)，提供的玻璃包含：sio2?67-70，al2o311-13，b2o3?4-6，mgo?3-5.5，cao?5.5-7，sro?3-5，和bao?0-<1，其中，玻璃展現(xiàn)出應(yīng)變點(diǎn)>700℃，退火點(diǎn)大于或等于約750℃，楊氏模量>79gpa，t35kp-t液相線>65℃，密度<約2.55g/cm3，cte小于約36x10-7/℃。

5、在其他實(shí)施方式中，以氧化物的摩爾％計(jì)，提供的玻璃包含：sio2>60，al2o3>10，b2o3>0.1，(mgo+cao+sro+bao)/al2o3>1.0，其中，玻璃展現(xiàn)出退火點(diǎn)大于或等于約730℃，應(yīng)變點(diǎn)大于或等于約650℃，軟化點(diǎn)大于或等于約950℃，t200p小于約1650℃，t35kp小于約1300℃，t35kp-t液相線>30℃，比模量大于31，以及楊氏模量大于或等于78gpa。

6、在以下的詳細(xì)描述中給出了本公開的其他特征和優(yōu)點(diǎn)，其中的部分特征和優(yōu)點(diǎn)對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，根據(jù)所作描述就容易看出，或者通過實(shí)施包括以下詳細(xì)描述、權(quán)利要求書以及附圖在內(nèi)的本文所述的方法而被認(rèn)識(shí)。

7、應(yīng)理解，前面的一般性描述和以下的詳細(xì)描述都表示本文的各種實(shí)施方式，用來提供對(duì)于權(quán)利要求的性質(zhì)和特性的總體理解或框架性理解。包括的附圖提供了對(duì)本文的進(jìn)一步的理解，附圖被結(jié)合在本說明書中并構(gòu)成說明書的一部分。附圖以圖示形式說明了本文的各種實(shí)施方式，并與說明書一起用來解釋本文的原理和操作。