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公開番号2025124699
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-26
出願番号2025082487,2024009439
出願日2025-05-16,2019-01-15
発明の名称寸法安定性高速エッチングガラス
出願人コーニングインコーポレイテッド
代理人個人,個人,個人
主分類C03C 3/091 20060101AFI20250819BHJP(ガラス;鉱物またはスラグウール)
要約【課題】フラットパネルディスプレイデバイス、例えばアクティブマトリクス液晶ディスプレイ(AMLCD)用の基板を製造するために使用できる、実質的にアルカリ非含有であるガラスを提供する。
【解決手段】酸化物ベースのモルパーセントで、68.5～72.0のSiO₂、13.0以上のAl₂O₃、2.5以下のB₂O₃、1.0～6.0のMgO、4.0～8.0のCaO、4.5以下のSrO、および4.5以下のBaOを含み、Na₂O含有量は1重量ppm～259重量ppmであり、比(MgO+CaO+SrO+BaO)/Al₂O₃は1.6以下であり、ヤング率>82GPaであり、T(ann)>800℃であり、エッチング指数は23以上である、ガラスである。
【選択図】図4A
特許請求の範囲【請求項１】
実質的にアルカリ非含有であるガラスであって、
酸化物ベースのモルパーセントで、
６８．５～７２．０のＳｉＯ
２
、
１３．０以上のＡｌ
２
Ｏ
３
、
２．５以下のＢ
２
Ｏ
３
、
１．０～６．０のＭｇＯ、
４．０～８．０のＣａＯ、
４．５以下のＳｒＯ、および
４．５以下のＢａＯ
を含み、
Ｎａ
２
Ｏ含有量は１重量ｐｐｍ～２５９重量ｐｐｍであり、
比（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）／Ａｌ
２
Ｏ
３
は１．６以下であり、
ヤング率＞８２ＧＰａであり、
Ｔ（ａｎｎ）＞８００℃であり、
エッチング指数は２３以上である、ガラス。
続きを表示（約 1,700 文字）【請求項２】
Ｎａ
２
Ｏ含有量は１重量ｐｐｍ～９８重量ｐｐｍである、請求項１に記載のガラス。
【請求項３】
実質的にアルカリ非含有であるガラスであって、
酸化物ベースのモルパーセントで、
６３．０～７１．０のＳｉＯ
２
、
１３．０～１４．０のＡｌ
２
Ｏ
３
、
０超～３．０のＢ
２
Ｏ
３
、
０．９～９．０のＭｇＯ、
５．２５～６．５のＣａＯ、
０超～６．０のＳｒＯ、および
１．０～９．０のＢａＯ
を含み、
Ｎａ
２
Ｏ含有量は１重量ｐｐｍ～２５９重量ｐｐｍであり、
Ｐ
２
Ｏ
５
を含まず、
エッチング指数＞２１である、ガラス。
【請求項４】
酸化物ベースのモルパーセントで、前記ガラスが、
０超～２．０のＢ
２
Ｏ
３
、および
３．０～５．４のＢａＯ、
の少なくとも一方を含む、請求項３に記載のガラス。
【請求項５】
実質的にアルカリ非含有であるガラスであって、
酸化物ベースのモルパーセントで、
６３．０～７５．０のＳｉＯ
２
、
１３．０～１４．０のＡｌ
２
Ｏ
３
、
０超～２．８のＢ
２
Ｏ
３
、
０．９～９．０のＭｇＯ、
５．２５～１１．０のＣａＯ、
０超～６．０のＳｒＯ、および
１．０～９．０のＢａＯ
を含み、
Ｎａ
２
Ｏ含有量は１重量ｐｐｍ～２５９重量ｐｐｍであり、
Ｐ
２
Ｏ
５
を含まず、
エッチング指数＞２１である、ガラス。
【請求項６】
実質的にアルカリ非含有であるガラスであって、
酸化物ベースのモルパーセントで、
６３．０～７５．０のＳｉＯ
２
、
１３．０～１４．５のＡｌ
２
Ｏ
３
、
０超～３．０のＢ
２
Ｏ
３
、
０．９～９．０のＭｇＯ、
４．０～１１．０のＣａＯ、
０超～６．０のＳｒＯ、および
１．０～９．０のＢａＯ
を含み、
Ｎａ
２
Ｏ含有量は１重量ｐｐｍ～２５９重量ｐｐｍであり、
比（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）／Ａｌ
２
Ｏ
３
は１．０～１．６であり、
ヤング率＞８２ＧＰａであり、
Ｐ
２
Ｏ
５
を含まず、
エッチング指数＞２１である、ガラス。
【請求項７】
Ｔ（ａｎｎ）＞８００℃であること、および
Ｔ（３５ｋＰ）＞１２７０℃であること、
の少なくとも一方を満足する、請求項６に記載のガラス。
【請求項８】
Ｔ（ａｎｎ）＞７８５℃であり、
２．６５ｇ／ｃｍ
３
未満の密度を有し、
Ｔ（２００Ｐ）＜１７５０℃であり、
Ｔ（３５ｋＰ）＜１３４０℃であり、
比ＭｇＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）は０．２２～０．３７である、請求項６に記載のガラス。
【請求項９】
酸化物ベースのモルパーセントで、前記ガラスが、
０超～２．０のＢ
２
Ｏ
３
、および
３．０～５．４のＢａＯ
の少なくとも一方を含む、請求項６～８のいずれか１項に記載のガラス。
【請求項１０】
Ｎａ
２
Ｏ含有量は１重量ｐｐｍ～９８重量ｐｐｍである、請求項６～８のいずれか１項に記載のガラス。

発明の詳細な説明【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、米国特許法第１１９条の下で、２０１５年１月１５日出願の米国仮特許出願第６２／６１７３８６号に対する優先権の利益を主張するものであり、上記仮特許出願の内容は依拠され、参照によってその全体が本出願に援用される。
続きを表示（約 3,000 文字）【技術分野】
【０００２】
本開示の実施形態は、ディスプレイガラスに関する。より詳細には、本開示の実施形態は、アクティブマトリクス液晶ディスプレイ用のディスプレイガラスに関する。
【背景技術】
【０００３】
液晶ディスプレイ、例えばアクティブマトリクス液晶ディスプレイ（ＡＭＬＣＤ）デバイスの製造は複雑であり、基板ガラスの特性は重要である。何よりもまず、ＡＭＬＣＤデバイスの製造に使用されるガラス基板は、その物理的寸法が厳密に制御される必要がある。ダウンドロー型シートドロー加工プロセス、並びに特にＤｏｃｋｅｒｔｙによる特許文献１及び２に記載のフュージョンプロセスは、ラッピング加工及び研磨等のコストのかかる形成後仕上げ作業を必要とすることなく基板として使用できるガラスシートを製造できる。残念なことに、フュージョンプロセスは、ガラスの特性に対して比較的厳しい制約を課し、このような制約により、比較的高い液相粘度が必要となる。
【０００４】
液晶ディスプレイ分野において、多結晶シリコンをベースとする薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）は、電子を比較的効果的に輸送するその能力から、好ましいものである。多結晶質ベースのシリコントランジスタ（ｐ‐Ｓｉ）は、非晶質シリコンベースのトランジスタ（ａ‐Ｓｉ）よりも高い移動性を有することを特徴とする。これにより、より小型でより高速なトランジスタの製造が可能となり、これは最終的に、より明るくより高速なディスプレイを生み出す。
【０００５】
ｐ‐Ｓｉベースのトランジスタの１つの問題は、その製造に、ａ‐Ｓｉトランジスタの製造において採用されるものよりも高いプロセス温度が必要となることである。これらの温度は、ａ‐Ｓｉトランジスタの製造に採用される３５０℃のピーク温度に比べて、４５０℃～６００℃である。これらの温度では、大半のＡＭＬＣＤガラス基板は、コンパクションとして公知のプロセスに供される。コンパクションは、熱安定化又は寸法変化とも呼ばれ、これは、ガラスの仮想温度の変化によるガラス基板の非可逆的寸法変化（収縮）である。「仮想温度（ｆｉｃｔｉｖｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）」は、ガラスの構造的状態を示すために使用される概念である。高温から急速に冷却されるガラスは、その高温構造が「凍らされて閉じ込められる（ｆｒｏｚｅｎｉｎ）」ことにより、より高い仮想温度を有すると言い表される。よりゆっくりと冷却されたガラス、即ちある時間だけアニール点付近に保持することによってアニーリングされたガラスは、より低い仮想温度を有すると言い表される。
【０００６】
ガラスのコンパクションを最小化するためのアプローチは２つ存在する。第１のアプローチは、ガラスを熱的に予備処理することによって、ｐ‐ＳｉＴＦＴ製造中にガラスが経験することになる温度と同様の仮想温度を生成することである。このアプローチにはいくつかの難点が存在する。まず、ｐ‐ＳｉＴＦＴ製造中に採用される複数の加熱ステップは、ガラスに複数の僅かに異なる仮想温度を生成し、これらは、この予備処理では完全には補償できない。第２に、ガラスの熱安定性はｐ‐ＳｉＴＦＴ製造の詳細に密接にリンクしており、これは異なる複数のエンドユーザに対して異なる予備処理が必要となることを意味し得る。最後に、予備処理は処理コスト及び複雑性を増大させる。
【０００７】
別のアプローチは、ガラスの粘度を上昇させることによって、プロセス温度におけるひずみ速度を遅くすることである。これは、ガラスの粘度を上昇させることによって達成できる。アニール点は、あるガラスに関する固定された粘度に対応する温度を表し、従ってアニール点の上昇は、固定温度における粘度の上昇と等価である。しかしながらこのアプローチの課題は、コスト効率の高い高アニール点ガラスの製造である。コストに影響する主要な因子は、欠陥及び設備寿命である。フュージョンドロー機械に連結された最新の溶融器では、一般に以下の４タイプの欠陥が現れる：（１）気体包有物（泡又は気泡）；（２）耐火物からの、又はバッチの適切な溶融の失敗による、固体包有物；（３）大半が白金からなる金属系欠陥；及び（４）低液相粘度又はアイソパイプの両端における過剰な失透によってもたらされる、失透産物。ガラス組成は、溶融速度に対して過度な影響を有し、従ってガラスが気体又は固体状欠陥を形成する傾向に対して、過度な影響を有し、またガラスの酸化状態は、白金系欠陥が組み込まれる傾向に影響を及ぼす。成形用マンドレル、即ちアイソパイプ上のガラスの失透には、高い液相粘度を有する組成物を選択することによって、最も良好に対処できる。
【０００８】
設備寿命は主に、溶融及び形成システムの様々な耐火性及び貴金属成分の摩耗又は変形の速度によって決定される。耐火材料、白金系設計、及びアイソパイプ耐火物の最近の進歩により、フュージョンドロー機械に連結された溶融器の有用な作動寿命が大幅に延長される可能性がもたらされている。その結果、最新のフュージョンドロー溶融及び形成プラットフォームの寿命を制限する構成部品は、ガラスを加熱するために使用される電極となっている。酸化スズ電極は時間と共にゆっくりと腐食し、腐食速度は、温度及びガラス組成の両方に強く作用する。設備寿命を最大化するために、上述のような欠陥を制限する属性を維持しながら、電極の腐食速度を低下させる組成物を同定することが望まれている。
【０００９】
ガラスのコンパクションが閾値レベル未満である限り、基板としてのガラスの好適性を決定する重要な属性は、ＴＦＴの製造中の基板の総ピッチ変動性又はその欠如であり、これは、ＴＦＴの構成部品の不整合を引き起こし得、最終的なディスプレイ中に不良なピクセルをもたらし得る。こ変動性はガラスのコンパクションの変動、ＴＦＴ製造中に堆積されるフィルムによって印加される応力下でのガラスの弾性歪みの変動、及びＴＦＴ製造中の上記応力の緩和の変動を、最も大きな原因とする。高い寸法安定性を有するガラスは、コンパクションの変動性が小さく、また応力の緩和が小さく、高いヤング率を有するガラスは、フィルムの応力による歪みの低減を支援する。従って、高いヤング率及び高い寸法安定性の両方を有するガラスは、ＴＦＴプロセス中の総ピッチ変動性を最小化し、上記ガラスをこれらの用途に有利な基板とする。
【００１０】
総ピッチ変動性は、ＴＦＴ背面として使用するためのガラス組成物の好適性に関する重要な属性であるが、他の属性もかなり重要である。ＴＦＴの製造完了後、パネルメーカーは、酸エッチングによってディスプレイを薄くし、最終的なディスプレイの厚さ及び重量を低減する。従って、市販の酸性組成物中で迅速にエッチングされるガラスにより、ガラスをより経済的に薄化できるようになる。同様に、低密度のガラスもまた、最終的なディスプレイの重量の望ましい低減に寄与する。
【先行技術文献】
【特許文献】
（【００１１】以降は省略されています）

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