專利名稱：顯示器玻璃中的快速弛豫的組成控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于顯示器(例如液晶顯示器(IXD))制造的玻璃基板，具體來說，涉及顯示器制造工藝過程中這些基板發(fā)生的尺寸變化。
背景技術(shù)：
人們眾所周知，顯示器的制造方法包括在升高的溫度下進(jìn)行的加工步驟。采用的具體溫度取決于制造的顯示器的種類。例如，使用多晶硅(P-Si)技術(shù)的顯示器的加工溫度高于基于無定形硅的顯示器(a-Si顯示器)。同樣眾所周知，大玻璃板在顯示器制造工藝中用作基板，因此經(jīng)受這些工藝中使用的升高的溫度。這些升高的溫度會(huì)導(dǎo)致基板發(fā)生尺寸變化，即收縮。由于現(xiàn)代顯示器的象素尺寸很小，所以即使是幾個(gè)PPm(百萬分之一)的微小尺寸變化也會(huì)影響最終的顯示器的質(zhì)量。人們采用一些方法來解決尺寸變化的問題。例如，人們?cè)趯⒒逵糜陲@示器制造工藝之前，將基板在升高的溫度下保持一段時(shí)間，從而使其預(yù)先收縮。這樣的熱處理會(huì)降低玻璃的假想溫度(fictive temperature)，因此減小了當(dāng)升高到升高的溫度的時(shí)候玻璃產(chǎn)生的尺寸變化(見以下公式(1))。在另外的方法中，人們開發(fā)了一些玻璃組合物，其具有較高的應(yīng)變點(diǎn)和/或較高的退火溫度，因此對(duì)高溫的耐受性更強(qiáng)。很重要的是，并不是顯示器制造工藝的所有步驟都同樣地容易發(fā)生尺寸變化的問題。相反的，這些工藝通常包括關(guān)鍵的循環(huán)，在此關(guān)鍵的循環(huán)中，玻璃基板的尺寸變化(例如基板的收縮)對(duì)最終顯示器具有最大的不利影響。本發(fā)明涉及減少在這些關(guān)鍵循環(huán)中發(fā)生的尺寸變化。因此，本發(fā)明所述的技術(shù)可以作為上文討論的那些其他用來減小尺寸變化的技術(shù)的補(bǔ)充或替代。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)第一個(gè)方面，本發(fā)明揭示了一種用來減少顯示器制造循環(huán)中玻璃板的尺寸變化的方法，該方法包括改變玻璃的組成，從而增加循環(huán)過程中玻璃的峰值膨脹。在某些實(shí)施方式中，通過向組合物中加入堿金屬而改變組成，在其它的實(shí)施方式中，增大玻璃的水含量。根據(jù)第二個(gè)方面，揭示了一種用來在制造顯示器裝置的制造方法中作為基板的玻璃板，所述制造方法對(duì)所述玻璃板進(jìn)行至少第一加熱階段和第二加熱階段，所述第一加熱階段的特征是具有最高溫度Tl和后階段冷卻速率rl，所述第二加熱階段的特征是具有最高溫度T2以及后階段冷卻速率r2，其中(I)Tl < T2 且 rl = r2 ；或者(2)T1 = T2 且 rl < r2 ；或者
(3)T1 < T2 且 rl < r2 ；所述玻璃板通過每小時(shí)制造至少500磅玻璃的方法(例如浮法或熔合法)制造， 包含 SiO2, Al2O3, CaO, SrO 禾口 MgO，當(dāng)通過包括調(diào)節(jié)階段(圖3中的31，32，33;圖4中的43)和測(cè)量階段(圖3中
的34，35，36 ；圖4中的44，45，46)的測(cè)試過程進(jìn)行測(cè)試的時(shí)候，所述玻璃板的玻璃在測(cè)量
階段(圖3中的34，35，36;圖4中的44，45，46)的膨脹峰(單位為ppm)大于EXPP，其中 1 87
ργρρ _ i,Q/ +45
"Tann-4.5 1 ‘ ’式中Tann是玻璃的退火溫度，單位為。C，
675所述調(diào)節(jié)階段(圖3中的31，32，33;圖4中的43)包括以下三個(gè)子階段⑴在第1子階段中，在2分鐘內(nèi)將玻璃從20°C加熱至675°C (見圖3中的31)；(ii)在第2子階段中，玻璃在675°C保持8小時(shí)(見圖3中的32)；以及(iii)在第3子階段中，在8小時(shí)內(nèi)將玻璃從675°C冷卻至室溫(見圖3中的33)；所述測(cè)量階段(圖3中的34，35，36 ；圖4中的44，45，46)包括將以下三個(gè)子階段依次重復(fù)六次(i)對(duì)于每次重復(fù)，在第1子階段中，在2分鐘內(nèi)將玻璃從20°C加熱至675°C (見圖3中的34，其表示第一次重復(fù))；(ii)在第2子階段中，在前三次重復(fù)中，玻璃在675°C加熱5分鐘，在第四次重復(fù)中，玻璃加熱15分鐘，在第五次重復(fù)中，玻璃加熱30分鐘，在第六次重復(fù)中，玻璃加熱60分鐘(6次重復(fù)后累積120分鐘)(見圖3中的35，這表示第一次重復(fù))；以及(iii)對(duì)于每次重復(fù)，在第3子階段中，在2分鐘內(nèi)將玻璃從675 °C冷卻至 IOO0C (見圖3中的36，這表示第一次重復(fù))；在每次測(cè)量階段重復(fù)的第3子階段之后，測(cè)量尺寸變化。根據(jù)第三個(gè)方面，揭示了一種用來區(qū)別玻璃中快速和慢速弛豫體的效果的方法， 該方法包括(i)調(diào)節(jié)階段(圖3中的31，32，33;圖4中的43)，其中將玻璃加熱(31)至預(yù)先選定的升高的溫度，在該溫度保持(32)，然后冷卻(33)，以及(ii)測(cè)量階段(圖3中的 34，35，36;圖4中的44，45，46)，其中將玻璃加熱(34)至相同的預(yù)先選定的溫度，在該溫度保持(35)，然后冷卻(36)，所述調(diào)節(jié)階段中在升高的溫度保持(32，35)的時(shí)間比測(cè)量階段長(zhǎng)，調(diào)節(jié)階段中的冷卻(33，36)比測(cè)量階段中的冷卻慢。在某些實(shí)施方式中，測(cè)量階段的加熱(34)，保持(35)和冷卻(36)重復(fù)多次。在以上對(duì)本發(fā)明的各方面的概述中使用的標(biāo)記數(shù)字只是為了讀者的方便，并未用來限制本發(fā)明的范圍，也不應(yīng)被理解為對(duì)本發(fā)明范圍的限制。一般而言，應(yīng)理解前面的一般性描述和以下的詳細(xì)描述都只是對(duì)本發(fā)明的示例，用來提供理解本發(fā)明的性質(zhì)和特性的總體評(píng)述或框架。在以下的詳細(xì)描述中提出了本發(fā)明的附加特征和優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，由所述內(nèi)容或通過按照本文所述實(shí)施本發(fā)明而了解，其中的部分特性和優(yōu)點(diǎn)將是顯而易見的。包括的附圖提供了對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，附圖被結(jié)合在本說明書中并構(gòu)成說明書的一部分。應(yīng)理解，在本說明書和附圖中揭示的本發(fā)明的各種特征可以以任意和所有的
組合使用。
附圖簡(jiǎn)要說明

圖1是保持在450°C的代表性的顯示器玻璃(康寧有限公司(Corning Incorporated)的JADE 玻璃)的尺寸變化(縱軸，單位ppm)-時(shí)間(橫軸，單位分鐘)曲線圖。圖2是以生產(chǎn)量制造的四種玻璃的尺寸變化(縱軸，單位ppm)-時(shí)間(橫軸，單位分鐘)曲線圖，所述四種玻璃進(jìn)行持續(xù)4、8和12分鐘的溫度變化步驟。30秒數(shù)據(jù)點(diǎn)是基于對(duì)4、8和12分鐘的值的指數(shù)擬合。圖3是測(cè)試過程的溫度(縱軸)_時(shí)間(橫軸)曲線圖，用來觀察顯示器玻璃中的快速弛豫。此圖中的時(shí)間、溫度和斜率不是按照比例繪制的。測(cè)試過程包括調(diào)節(jié)階段31， 32，33和測(cè)量階段34，35，36。圖4是顯示圖3的測(cè)試過程的實(shí)施方式的示意圖。縱軸是加熱周期43，44，45，46 的溫度以及曲線41和42的假想溫度；橫軸是時(shí)間。附圖不是按比例繪制的。圖5是由于圖4的測(cè)試過程的測(cè)量階段造成的尺寸變化的示意圖?？v軸是尺寸變化，例如單位為百萬分之份數(shù)(ppm)，橫軸是時(shí)間。附圖不是按比例繪制的。圖6是顯示配入的Li2O對(duì)快速弛豫的影響的曲線圖?？v軸是尺寸變化，單位為 ppm ；橫軸是時(shí)間，單位為分鐘。圖7是顯示水含量對(duì)快速弛豫的影響的曲線圖。縱軸是尺寸變化，單位為ppm ；橫軸是時(shí)間，單位為分鐘。圖8是顯示器制造工藝的關(guān)鍵熱循環(huán)過程中，最大膨脹對(duì)最終尺寸變化的影響的示意圖。圖的上部顯示了關(guān)鍵熱循環(huán)，下部顯示了玻璃基板的尺寸變化。圖的上部和下部的橫軸都表示時(shí)間；上部的縱軸表示溫度，下部的縱軸表示尺寸變化。圖9是根據(jù)圖4所示的過程測(cè)試的六種生產(chǎn)玻璃和三種開發(fā)玻璃的尺寸變化(縱軸，單位ppm)-時(shí)間(橫軸，單位分鐘)曲線圖。圖10是圖9的九種玻璃的峰值膨脹-退火溫度曲線圖。圖11是具有不同的快速弛豫水平的兩種玻璃在顯示器制造工藝的關(guān)鍵熱循環(huán)中計(jì)算的尺寸變化的示意圖。橫軸表示時(shí)間，單位為分鐘，縱軸表示尺寸變化，單位為ppm。
具體實(shí)施例方式當(dāng)玻璃熔體從高溫快速冷卻的時(shí)候，隨著溫度的降低，冷卻的液體中的原子運(yùn)動(dòng)減慢，最終減小到由于常規(guī)振動(dòng)狀態(tài)的熱群體而繞著固定的位置振動(dòng)。這些位置通常不是當(dāng)玻璃在中間溫度(例如玻璃化轉(zhuǎn)變溫度或者應(yīng)變點(diǎn)或退火溫度)保持較長(zhǎng)時(shí)間(數(shù)秒至數(shù)天)之后通常呈現(xiàn)的位置。因此，當(dāng)將快速驟冷的玻璃再次加熱至中間溫度的時(shí)候，熱集合振動(dòng)態(tài)允許原子弛豫到能夠更好地滿足其單獨(dú)和集體鍵合(bonding)要求的位置。因?yàn)樵撨^程通常伴以大塊玻璃物理尺寸的減小，因此認(rèn)為再次加熱時(shí)的熱弛豫會(huì)造成玻璃的收縮。任何特定玻璃樣品在再次加熱的時(shí)候呈現(xiàn)的收縮的量取決于在開始再次加熱時(shí)玻璃的假想溫度，即TfUtl)，以及取決于所述假想溫度在再次加熱的過程中的變化，即 Tf(t)?？梢杂靡韵玛P(guān)系式描述當(dāng)再次加熱至溫度τ的時(shí)候，假想溫度隨時(shí)間的變化(Tf(t)-T) = (Tf(t0)-T)*exp[(-t/x (T) )b] 公式(1)
其中b是〃拉伸常數(shù)〃，τ⑴是玻璃在熱處理溫度的弛豫時(shí)間。玻璃在特定溫度T的弛豫時(shí)間可以近似用以下公式表示τ (T) η (T)/G 公式 O)其中η⑴是玻璃在特定溫度的剪切粘度，G是玻璃的剪切模量，將粘度分為時(shí)間空間，一級(jí)近似獨(dú)立于溫度。從公式⑴和⑵可以看到，隨著弛豫時(shí)間增加，例如通過增大η (Τ)，設(shè)定時(shí)間內(nèi)玻璃的假想溫度的變化顯著減小，從而減小了設(shè)定的熱循環(huán)中測(cè)得的收縮。盡管對(duì)于特定的驟冷速率，通常將假想溫度記作單獨(dú)的溫度，但是這僅僅是出于語言上方便的原因，因?yàn)樵囼?yàn)證據(jù)已經(jīng)清楚地表明，在用作顯示器基板的種類的玻璃中，存在弛豫時(shí)間分布。在圖1中，將尺寸變化數(shù)據(jù)(收縮數(shù)據(jù))以一次指數(shù)(曲線1 和擴(kuò)展指數(shù)(曲線11)擬合。如果數(shù)據(jù)能夠良好地用一次指數(shù)擬合，則表示單一的弛豫時(shí)間。而實(shí)際上需要擴(kuò)展指數(shù)擬合，這清楚地證明有多個(gè)弛豫時(shí)間。根據(jù)本發(fā)明，發(fā)現(xiàn)當(dāng)對(duì)玻璃進(jìn)行顯示器制造中所使用種類的熱循環(huán)的時(shí)候，可以對(duì)玻璃的尺寸性質(zhì)進(jìn)行合理的近似和控制，方法是認(rèn)為玻璃由兩種弛豫物質(zhì)的集合組成， 即"快速弛豫體"和"慢速弛豫體"。具體來說，用來控制尺寸變化的快速弛豫體/慢速弛豫體方法可以用于一些熱循環(huán)，其中對(duì)玻璃板進(jìn)行至少第一加熱階段和第二加熱階段， 所述第一加熱階段的特征是具有最高溫度Tl和后階段冷卻速率rl，所述第二加熱階段的特征是具有最高溫度T2和后階段冷卻速率r2，其中(I)Tl < T2 且 rl = r2 ；或者(2)T1 = T2 且 rl < r2 ；或者(3)T1 < T2 且 rl < r2。顯示器制造工藝中的關(guān)鍵熱循環(huán)通常是這樣的兩階段加熱過程的第二加熱階段， 因此，通過調(diào)節(jié)構(gòu)成玻璃板的玻璃中快速和慢速弛豫體的相對(duì)量，從而控制在此第二加熱階段過程中玻璃板的尺寸變化的能力，為顯示器制造工藝帶來重要的貢獻(xiàn)。一般來說，在尺寸變化過程中包括慢速弛豫體，用玻璃的粘度-溫度性質(zhì)對(duì)其進(jìn)行描述，例如玻璃的退火溫度(即玻璃的粘度為1013]8泊時(shí)的溫度)。具體來說，在本文中， 慢速弛豫體表示其性質(zhì)可以用公式( 進(jìn)行一級(jí)近似描述的弛豫體，而快速弛豫體是弛豫時(shí)間比公式(2)預(yù)測(cè)的弛豫時(shí)間更快的那些弛豫體。實(shí)際上，慢速弛豫體和快速弛豫體的存在會(huì)使得玻璃在經(jīng)歷兩階段的溫度步驟的時(shí)候發(fā)生尺寸變化。具體來說，玻璃可能發(fā)生膨脹，然后發(fā)生收縮。在短熱周期，例如顯示器制造中常用的關(guān)鍵的“快速熱退火”或“RTA”中尤其會(huì)發(fā)生這種情況，其中快速弛豫體通過在短時(shí)間內(nèi)造成膨脹，而不是發(fā)生常規(guī)的收縮，從而在玻璃的凈尺寸變化中發(fā)揮重要作用。圖2顯示以生產(chǎn)量制造的四種玻璃的此種效果。在此圖中，玻璃在升高的溫度下加熱4分鐘、8分鐘和12分鐘。在將玻璃冷卻至室溫之后測(cè)量所得的尺寸變化，用指數(shù)函數(shù)對(duì)測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，用來預(yù)測(cè)30秒的尺寸變化。從圖2可以看到，不同的玻璃中，最終的尺寸變化存在很大的差異，取決于峰值膨脹以及遵循峰值膨脹的曲線的斜率。具體來說， 曲線21顯示在測(cè)試期間僅發(fā)生膨脹的玻璃，曲線M顯示的玻璃具有大的峰值膨脹，然后是很大的收縮，曲線22和23顯示具有很寬地隔開的零交點(diǎn)的中間性質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明，已經(jīng)確定圖2所示的總體性質(zhì)可以通過選擇/調(diào)節(jié)玻璃中的快速弛豫體的量來控制。但是，要做到這一點(diǎn)，需要能夠?qū)⒖焖俪谠ンw的影響與慢速弛豫體的影響區(qū)分開。圖3顯示用來將慢速和快速弛豫體的這些影響分離的測(cè)試步驟。從此圖可以看到，測(cè)試過程包括調(diào)節(jié)階段(圖3中的31，32，33 ；圖4中的43)以及測(cè)量階段(圖3中的34，35，36;圖4中的44，45，46)。調(diào)節(jié)階段包括三個(gè)子階段，其中⑴在第1子階段中，在2分鐘內(nèi)將玻璃從20°C加熱至675°C (見圖3中的31)；(ii)在第2子階段中，玻璃在675°C保持8小時(shí)(見圖3中的32)；以及(iii)在第3子階段中，在8小時(shí)內(nèi)將玻璃從675°C冷卻至室溫(見圖3中的33)；以及，在某些實(shí)施方式中，測(cè)量階段包括對(duì)以下三個(gè)子階段依次重復(fù)六次(i)對(duì)于每次重復(fù)，在第1子階段中，在2分鐘內(nèi)將玻璃從20°C加熱至675°C (見圖3中的34，其表示第一次重復(fù))；(ii)在第2子階段中，在前三次重復(fù)中，玻璃在675°C加熱5分鐘，在第四次重復(fù)中，玻璃加熱15分鐘，在第五次重復(fù)中，玻璃加熱30分鐘，在第六次重復(fù)中，玻璃加熱60分鐘(6次重復(fù)后累積120分鐘)(見圖3中的35，這表示第一次重復(fù))；以及(iii)對(duì)于每次重復(fù)，在第3子階段中，在2分鐘內(nèi)將玻璃從675 °C冷卻至 IOO0C (見圖3中的36，這表示第一次重復(fù))；在每次測(cè)量階段重復(fù)的第3子階段之后，測(cè)量尺寸變化?？梢允褂檬惺鄣幕蛘叨ㄖ频脑O(shè)備，通過各種方法測(cè)定尺寸變化。例如，可以通過圍繞樣品的邊緣刻劃基準(zhǔn)線，然后使用例如三豐頂點(diǎn)觀察系統(tǒng)(Mitutoyo Apex Vision System)測(cè)量周長(zhǎng)的變化，由此測(cè)定尺寸變化。本領(lǐng)域技術(shù)人員通過本發(fā)明可以理解，可以使用包括其他時(shí)間、溫度以及測(cè)量階段重復(fù)數(shù)的測(cè)試過程來區(qū)別快速弛豫體和慢速弛豫體的效果，只要該過程包括以下特征 使用調(diào)節(jié)階段，該調(diào)節(jié)階段在預(yù)先選定的升高的溫度下長(zhǎng)時(shí)間保持，并且具有緩慢的驟冷速率；然后進(jìn)行測(cè)量階段，該測(cè)量階段使用相同的預(yù)先選定的溫度以及較快的驟冷速率。一般來說，所述測(cè)試過程的調(diào)節(jié)階段用來顯著減少慢速弛豫物質(zhì)對(duì)測(cè)量階段中測(cè)得的尺寸變化的貢獻(xiàn)。通常來說，所述玻璃樣品在調(diào)節(jié)階段過程中的尺寸變化(收縮)約為3300-1500ppm。除了關(guān)停慢速弛豫體以外，所述調(diào)節(jié)階段將快速弛豫體設(shè)定在低的假想溫度狀態(tài)，使得它們能夠在測(cè)量階段膨脹。然后可以將在測(cè)量階段觀察到的膨脹的相對(duì)量作為相關(guān)玻璃中存在的快速弛豫體的度量?？梢酝ㄟ^圖4和圖5理解圖3的過程分離慢速弛豫體和快速弛豫體的性能的能力。圖4的曲線41和42分別繪制了在測(cè)試過程中慢速和快速弛豫體的假想溫度隨時(shí)間的變化關(guān)系。如此圖所示，測(cè)試過程的第一部分(調(diào)節(jié)階段)關(guān)停了慢速弛豫體，即圖4的曲線41直到調(diào)節(jié)階段43的結(jié)尾處是基本平坦的，在測(cè)量階段過程中(即在圖4中的加熱/ 快速驟冷步驟44、45和46)保持基本平坦。圖5顯示在測(cè)量階段過程中發(fā)生的尺寸變化。具體來說，曲線51顯示由于快速弛豫體造成的尺寸變化，曲線53顯示由于慢速弛豫體造成的尺寸變化，曲線52顯示綜合的尺寸變化，導(dǎo)致測(cè)得的數(shù)據(jù)點(diǎn)討，陽和56，例如在5分鐘、10分鐘和15分鐘的尺寸變化，在下文所示的試驗(yàn)結(jié)果中，對(duì)其取平均，提供玻璃的膨脹峰的度量。如這些曲線所示，由于慢速弛豫體已經(jīng)基本上通過調(diào)節(jié)階段關(guān)停，在測(cè)量階段過程中，快速弛豫體能夠產(chǎn)生基本上可見的膨脹性質(zhì)。
使用圖3-5的測(cè)試過程，可以確定組成變化對(duì)快速弛豫的影響。用來提高快速弛豫體的影響的組成變化法可以應(yīng)用于目前已知或者以后開發(fā)的各種顯示器玻璃。本領(lǐng)域已知，一般來說，顯示器玻璃包含SW2和Al2O3作為玻璃形成組分，包含CaO，SrO和MgO作為用來改良玻璃的性質(zhì)的組分，例如玻璃的CTE，應(yīng)變點(diǎn)，退火溫度，熔點(diǎn)，粘度等。除了這些組分，玻璃可以包含各種其它的組分，例如化03，BaO，澄清劑等。本發(fā)明可以使用的玻璃種類的例子包括康寧公司(Corning)的熔合成形的1737，EAGLE XG 和JADE 玻璃，NEG公司的OAlO和0A10G，以及旭硝子公司(Asahi)的浮法成形的AN-100玻璃。使用圖3_5的過程測(cè)試的這些市售玻璃的尺寸性質(zhì)列于下表1-3，其中91表示OAlO，92表示0A10G，93表示已經(jīng)進(jìn)行過預(yù)先收縮的康寧公司的1737玻璃，94表示旭硝子公司的AN-100玻璃，595表示康寧公司的EAGLE XG 玻璃，696表示康寧公司的JADE 玻璃。可以用很多種組成變化來操控?zé)嵫h(huán)過程中快速弛豫對(duì)玻璃的總體尺寸變化的貢獻(xiàn)。在常規(guī)情況下，組成變化是基于玻璃中少量的組分，而不是基于基礎(chǔ)的玻璃形成組分和改性劑。事實(shí)上，組成變化的水平通常是對(duì)基礎(chǔ)玻璃進(jìn)行“摻雜”的形式，從而為玻璃提供所需的膨脹/收縮性質(zhì)。圖6和7顯示了使用少量添加劑改變基礎(chǔ)玻璃的尺寸性質(zhì)的具體的非限制性例子。具體來說，圖6顯示了加入堿金屬的影響，圖7顯示了水含量的影響。這些圖中的曲線是使用上文所述的測(cè)試過程獲得的尺寸變化-時(shí)間曲線?；A(chǔ)玻璃的尺寸性質(zhì)顯示為圖6 中的曲線61以及圖7中的曲線72。為了消除水的影響，用來制備基礎(chǔ)玻璃的批料在225°C 煅燒過夜。圖6中的曲線62和63分別顯示在基礎(chǔ)玻璃中加入0. 25摩爾％和1. 0摩爾％ 的Li2O的影響，而圖7中的曲線71顯示了使用較濕的批料的影響，也即是說，材料在熔融之前，沒有在225°C進(jìn)行煅燒過夜的額外步驟。圖6的曲線繪制的測(cè)量的值列于表1。與尺寸測(cè)量相關(guān)的誤差約為士3ppm，因此對(duì)圖7的數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的分析。具體來說，對(duì)曲線71和72進(jìn)行多項(xiàng)式擬合，由多項(xiàng)式曲線獲得的各個(gè)參數(shù)的值進(jìn)行比較。干樣品獲得的各個(gè)參數(shù)(曲線72)均在濕樣品(曲線71)的相應(yīng)參數(shù)的置信限的95%以外，所得到的結(jié)論是，在統(tǒng)計(jì)學(xué)上來說，這兩個(gè)曲線互不相同，在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，該不同更明顯地區(qū)分。從圖6和圖7可以看到，堿金屬含量的增加(曲線62和63)以及水含量的增加(曲線71)會(huì)導(dǎo)致較高的膨脹，至少在一些程度下，使得曲線具有較陡的斜率。堿金屬曲線是特別重要的，因?yàn)樗鼈兠鞔_地顯示了堿金屬含量的增大與膨脹增加(因此快速弛豫增加)之間有直接的聯(lián)系，也即是說，三種玻璃加入Li2O的量為零，0. 25摩爾％和1.0摩爾％的時(shí)候，三種玻璃的膨脹為 lOppm， 18ppm和 ^ppm。另外，當(dāng)僅加入0. 25摩爾％的Li2O 的時(shí)候，120分鐘之后的收縮從_4ppm減小到-lppm。這是一個(gè)顯著的結(jié)果，當(dāng)考慮退火溫度的時(shí)候，甚至更重要，也即是說，含Li2O的玻璃的退火溫度比不含Li2O的玻璃低irC，這意味著較低退火溫度的玻璃收縮的程度小于較高退火溫度的玻璃，這是出人意料的。如上文所討論，根據(jù)本發(fā)明，尺寸變化控制與顯示器制造工藝的關(guān)鍵熱循環(huán)相關(guān)。 圖8顯示了該方法。在此圖中，81是關(guān)鍵熱循環(huán)，84是在循環(huán)過程中基板的尺寸變化-時(shí)間關(guān)系圖，83和86分別是基板的峰值尺寸變化和最終尺寸變化。從此圖可以看到，為了在關(guān)鍵循環(huán)的末尾實(shí)現(xiàn)特定值的尺寸變化，包括同時(shí)對(duì)膨脹峰以及隨后的收縮的斜率進(jìn)行控制。如圖6和圖7所示，膨脹峰的變化可以與尺寸變化-時(shí)間曲線的收縮階段的斜率變化相聯(lián)系。圖9進(jìn)一步顯示了大量生產(chǎn)(例如以大于500磅/小時(shí)的速率生產(chǎn))的多種玻璃的此種效果。因?yàn)椴Ａ谴罅可a(chǎn)的，使用的批料是以商業(yè)量獲得的，因此玻璃包含與這些批料相關(guān)的常規(guī)的水和堿金屬含量。從圖中可以看到顯示器玻璃表現(xiàn)出的很多種不同的膨脹峰值和斜率。具體繪制曲線的值示于表1中。表2顯示了峰值和“峰后斜率”值(即峰后斜率=60分鐘-120分鐘的值)。一般來說，膨脹峰之后的尺寸變化-時(shí)間曲線的斜率(下文稱作“峰后斜率”)是隨著玻璃的退火溫度變化的函數(shù)。具體來說，隨著退火溫度升高，峰后斜率降低。因此，如果在上升的膨脹峰中，退火溫度降低，對(duì)總體尺寸穩(wěn)定性的凈的影響可以很小，因?yàn)榭梢酝ㄟ^峰后斜率的增大消除掉增大的峰。作為參比點(diǎn)，用作基板的優(yōu)選玻璃的退火溫度高于700°C， 更優(yōu)選高于720°C，更優(yōu)選高于740°C，更優(yōu)選高于760°C，更優(yōu)選高于780°C，更優(yōu)選高于 800 "C。根據(jù)本發(fā)明，發(fā)現(xiàn)當(dāng)不對(duì)快速弛豫和慢速弛豫的相對(duì)分布進(jìn)行控制的時(shí)候，顯示器玻璃的膨脹峰會(huì)根據(jù)下式，隨著退火溫度變化
權(quán)利要求
1.一種用來減少顯示器制造循環(huán)中玻璃板的尺寸變化的方法，該方法包括改變玻璃的組成，從而增加循環(huán)過程中玻璃的峰值膨脹。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述改變包括增大所述玻璃的堿金屬氧化物濃度。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述玻璃的堿金屬氧化物濃度增大至少 0. 25摩爾％。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述玻璃的堿金屬氧化物濃度增大至少1.0摩爾％。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述改變包括增大所述玻璃的水濃度。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，當(dāng)使用包括調(diào)節(jié)階段和測(cè)量階段的測(cè)試步驟進(jìn)行測(cè)試的時(shí)候，在測(cè)量階段中，所述玻璃板的玻璃表現(xiàn)出的膨脹峰大于19-0. 23*T_， 所述膨脹峰的單位為ppm，其中Tam是玻璃的退火溫度，單位為。C，所述調(diào)節(jié)階段包括三個(gè)子階段，其中 (i)在第1子階段中，在2分鐘內(nèi)將玻璃從20°C加熱至675°C ； ( )在第2子階段中，玻璃在675°C保持8小時(shí)；以及 (iii)在第3子階段中，在8小時(shí)內(nèi)將玻璃從675°C冷卻至室溫；以及所述測(cè)量階段包括將以下三個(gè)子階段依次重復(fù)六次 (i)對(duì)于每次重復(fù)，在第1子階段中，在2分鐘內(nèi)將玻璃從20°C加熱至675°C ； ( )在第2子階段中，對(duì)于前三次重復(fù)，玻璃在675°C加熱5分鐘，對(duì)于第四次重復(fù)，加熱15分鐘，對(duì)于第五次重復(fù)，加熱30分鐘，對(duì)于第六次重復(fù)，加熱60分鐘；以及(iii)對(duì)于每次重復(fù)，在第3子階段中，在2分鐘內(nèi)將玻璃從675°C冷卻至100°C ； 在每次測(cè)量階段重復(fù)的第3子階段之后，測(cè)量尺寸變化。
7.一種用來在制造顯示器裝置的制造方法中作為基板的玻璃板，所述制造方法對(duì)所述玻璃板進(jìn)行至少第一加熱階段和第二加熱階段，所述第一加熱階段的特征是具有最高溫度 Tl和后階段冷卻速率rl，所述第二加熱階段的特征是具有最高溫度T2以及后階段冷卻速率r2，其中(1)Tl< T2 且 rl = r2 ；或者(2)Tl = T2 且 rl < r2 ；或者(3)Tl < T2 且 rl < r2 ；所述玻璃板通過每小時(shí)制造至少500磅玻璃的方法制造，包含SiO2, Al2O3，CaO, SrO和MgO，其中，當(dāng)使用包括調(diào)節(jié)階段和測(cè)量階段的測(cè)試步驟進(jìn)行測(cè)試的時(shí)候，在測(cè)量階段中，所述玻璃板的玻璃表現(xiàn)出的膨脹峰大于194-0. 23*T_，所述膨脹峰的單位為ppm，其中Tam是玻璃的退火溫度，單位為。C，所述調(diào)節(jié)階段包括三個(gè)子階段，其中 (i)在第1子階段中，在2分鐘內(nèi)將玻璃從20°C加熱至675°C ； ( )在第2子階段中，玻璃在675°C保持8小時(shí)；以及 (iii)在第3子階段中，在8小時(shí)內(nèi)將玻璃從675°C冷卻至室溫；以及所述測(cè)量階段包括將以下三個(gè)子階段依次重復(fù)六次(i)對(duì)于每次重復(fù)，在第1子階段中，在2分鐘內(nèi)將玻璃從20°C加熱至675°C ； ( )在第2子階段中，對(duì)于前三次重復(fù)，玻璃在675°C加熱5分鐘，對(duì)于第四次重復(fù)，加熱15分鐘，對(duì)于第五次重復(fù)，加熱30分鐘，對(duì)于第六次重復(fù)，加熱60分鐘；以及(iii)對(duì)于每次重復(fù)，在第3子階段中，在2分鐘內(nèi)將玻璃從675°C冷卻至100°C ； 在每次測(cè)量階段重復(fù)的第3子階段之后，測(cè)量尺寸變化。
8.如權(quán)利要求7所述的玻璃，其特征在于，所述玻璃的退火溫度高于700°C。
9.一種用來區(qū)別玻璃中的快速弛豫體和慢速弛豫體的影響的方法，該方法包括(i) 調(diào)節(jié)階段，其中將玻璃加熱至預(yù)先選定的升高的溫度，在該溫度保持，然后冷卻，以及(ii) 測(cè)量階段，其中將玻璃加熱至相同的選定的溫度，在該溫度保持，然后冷卻，其中，在調(diào)節(jié)階段中升高的溫度保持的時(shí)間比測(cè)量階段長(zhǎng)，調(diào)節(jié)階段冷卻的速率比測(cè)量階段冷卻的速率慢。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述測(cè)量階段的加熱、保持和冷卻操作重復(fù)多次。
全文摘要
提供了用來減少顯示器制造工藝中玻璃基板的尺寸變化的方法。通過增大玻璃表現(xiàn)出的快速弛豫而實(shí)現(xiàn)這種減少。提供了用來區(qū)別快速弛豫-慢速弛豫對(duì)尺寸變化的影響的測(cè)試方法。本發(fā)明還揭示了在顯示器制造工藝的關(guān)鍵熱循環(huán)中表現(xiàn)出減小的尺寸變化的玻璃基板。
文檔編號(hào)C03C1/00GK102249536SQ20111011829
公開日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2011年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月29日
發(fā)明者A·J·埃利森, D·C·艾倫, J·C·毛羅, R·C·韋爾奇, T·J·基克曾斯基 申請(qǐng)人:康寧股份有限公司