本公开内容与低硼、无钡的碱土铝硅酸盐玻璃以及其应用有关。这些玻璃可在低温多晶硅薄膜晶体管的处理中找到应用。
背景技术：
：平板显示器在现今的商业电子装置中十分常见。下一代的手持电子装置将把渐增迫切的需求放在它们的显示器上。能够符合这些需求的显示器将能够有广泛变化的商业应用。因此，尤其在薄膜晶体管液晶显示器(tft-lcd)技术的蓬勃发展下，用以制造平板显示器的玻璃特性变成一个重要的设计考虑。例如，tft-lcd显示器技术需要具有少于0.1wt％的碱离子含量的高品质玻璃基板，以避免用碱金属离子污染半导体薄膜材料。而且，tft-lcd需要从大约29×10-7/℃至大约40×10-7/℃的热膨胀系数，以降低在半导体处理期间当一起加热玻璃基板以及非晶硅材料时产生的热应力。三种最常用的tft(薄膜晶体管)技术是a-sitft(非晶硅tft或α-sitft)、低温多晶sitft(低温多晶硅tft或「ltps-tft」)以及高温多晶硅tft(高温多晶sitft或「htps-tft」)。目前，a-sitft技术是最普遍且最成熟的。然而，研究已显示，多晶硅具有极佳的电子移动性，提供tft产品快速的反应时间、高亮度、高分辨率以及低能耗。具有这些优势，将发展多晶硅用于改进am-lcd(主动矩阵液晶显示器)以及oled(有机发光二极管)显示器。在ltps-tft处理期间，多晶硅薄膜必须在大约400℃至大约625℃的处理范围中在热处理期间形成在玻璃基板上。因此，在tft处理中用以作为基板的玻璃必须禁得起至少625℃的温度，同时维持好的刚性。应变点温度以及软化点温度是常用以决定玻璃基板是否适用于在所需温度下处理的玻璃特性，而杨氏模量是与玻璃基板的刚度有关且可限制薄膜厚度的特性。玻璃的应变点温度定义了特定的玻璃如果其将没有缺陷地在大气条件中冷却时可被加热到的最高温度。软化点温度定义了材料在达到某预定柔软度之前可被加热到的最高温度。加热到其应变点温度或其软化点温度之上的玻璃将经历热应力的结构松弛，导致玻璃结构致密化以及不可逆的收缩。如同上面所提及的，杨氏模量是与例如玻璃之类的固体材料的刚度有关的另一特性。杨氏模量越大，材料越不可能变形。当确定薄膜组成物以及厚度时，常考虑到杨氏模量。一般而言，基板的收缩和/或变形导致薄膜非均匀性以及装置缺陷，例如像素间距变形以及偏差。因此，在tft处理中用以作为基板的玻璃必须具有大于625℃的应变点以及软化点温度。然而，具有较高玻璃应变点温度或较大杨氏模量的玻璃组成物是有利的，且允许较大的处理范围。技术实现要素：在本文中提出了一种碱土铝硅酸盐玻璃。如下参照表3以及4所描述的来测量本文中所提出的示例性实施方式的物理特性。根据几个示例性实施方式，碱土铝硅酸盐玻璃具有包括下述氧化物基础的摩尔百分比(摩尔％)的组成物：从大约64.0％至大约77.0％的sio2，从大约8.0％至大约18.0％的al2o3，从大约0.0％至大约6.0％的b2o3，从大约0.0％至大约7.0％的mgo，从大约5.0％至大约14.0％的cao，从大约0.5％至大约9.0％的sro，从大约0.0％至大约0.5％的sno2，以及从大约75.0％至大约87.0％的sio2+al2o3，其中2.5>(b2o3+cao+mgo+sro)/(al2o3)，以及其中0.7>(mgo)/(cao+sro)。根据几个示例性实施方式，碱土铝硅酸盐玻璃具有包括下述氧化物基础的摩尔百分比(摩尔％)的组成物：从大约66.0％至大约75.0％的sio2，从大约8.5％至大约16.0％的al2o3，从大约1.5％至大约5.0％的b2o3，从大约0.5％至大约6.0％的mgo，从大约6.0％至大约12.0％的cao，从大约1.8％至大约8.0％的sro，以及从大约0.0％至大约0.5％的sno2。根据几个示例性实施方式，碱土铝硅酸盐玻璃具有包括下述氧化物基础的摩尔百分比(摩尔％)的组成物：从大约68.0％至大约73.0％的sio2，从大约10.0％至大约14.0％的al2o3，从大约1.5％至大约3.5％的b2o3，从大约1.0％至大约4.0％的mgo，从大约8.0％至大约12.0％的cao，从大约1.8％至大约5.0％的sro，以及从大约0.0％至大约0.5％的sno2。根据几个示例性实施方式，碱土铝硅酸盐玻璃具有包括下述氧化物基础的摩尔％的组成物：从大约66.0％至大约75.0％的sio2，从大约8.0％至大约16.0％的al2o3，从大约1.5％至大约5.0％的b2o3，从大约1.0％至大约4.0％的mgo，从大约8.0％至大约14.0％的cao，从大约1.8％至大约9.0％的sro，以及从大约0.0％至大约0.5％的sno2。根据几个示例性实施方式，用于低温多晶硅tft的碱土铝硅酸盐玻璃具有包括下述氧化物基础的摩尔％的组成物：从大约64.0％至大约77.0％的sio2，从大约10.0％至大约18.0％的al2o3，从大约0.0％至大约5.0％的b2o3，从大约0.0％至大约7.0％的mgo，从大约5.0％至大约14.0％的cao，从大约0.5％至大约9.0％的sro，从大约0.0％至大约0.5％的sno2，以及从大约75.0％至大约87.0％的sio2+al2o3，其中2.1>(b2o3+cao+mgo+sro)/(al2o3)，以及其中0.7>(mgo)/(cao+sro)。根据几个示例性实施方式，碱土铝硅酸盐玻璃具有包括下述氧化物基础的摩尔％的组成物：从大约66.0％至大约75.0％的sio2，从大约8.5％至大约16.0％的al2o3，从大约1.5％至大约5.0％的b2o3，从大约0.5％至大约4.0％的mgo，从大约8.0％至大约12.0％的cao，从大约1.8％至大约8.0％的sro，从大约0.0％至大约0.5％的sno2，以及从大约78.0％至大约84.0％的sio2+al2o3，其中2.1>(b2o3+cao+mgo+sro)/(al2o3)>1.2，以及其中0.55>(mgo)/(cao+sro)，其中玻璃组成物是通过溢流下引法制备。根据几个示例性实施方式，碱土铝硅酸盐玻璃具有下述特性：(a)大于或等于690℃的应变点温度；(b)大于980℃的软化点温度；(c)在从大约50℃至大约300℃的温度下从大约29×10-7/℃至大约40×10-7/℃的热膨胀系数(cte)；(d)在从大约100℃至大约1650℃的温度下316泊的粘度；以及(e)从大约100℃至大约1250℃的液相线温度。根据几个示例性实施方式，碱土铝硅酸盐玻璃具有下述特性：(a)大于或等于710℃的应变点温度；(b)大于或等于1000℃的软化点温度；(c)在从大约50℃至大约300℃的温度下从大约31×10-7/℃至大约38×10-7/℃的热膨胀系数(cte)；(d)在从大约100℃至大约1640℃的温度下316泊的粘度；以及(e)从大约100℃至大约1220℃的液相线温度。根据几个示例性实施方式，碱土铝硅酸盐玻璃具有下述特征：(a)bao的含量是从大约0ppm至大约2000ppm；(b)玻璃的密度低于2.65g/cm3；以及(c)玻璃的杨氏模量大于或等于75gpa。根据几个示例性实施方式，碱土铝硅酸盐玻璃具有至少一个下述特征：(a)玻璃没有钡；(b)玻璃的密度低于2.62g/cm3；以及(c)玻璃的杨氏模量大于或等于78gpa。具体实施方式当用以描述单一数字时，用语「大约」意指包括±5％的范围。当应用至范围时，除非下限是0，用语「大约」意指此范围包括-5％的数值下限以及+5％的数值上限。例如，从大约100℃至大约200℃的范围包括从95℃至210℃的范围。然而，当用语「大约」修饰百分比时，则此用语意指±1％的数字或数值边界，除非下界是0％。因此，5-10％的范围包括4-11％。0-5％的范围包括0-6％。根据几个示例性实施方式，碱土铝硅酸盐玻璃提及具有「无钡」或「没有bao」的组成物，其意指低于2000ppm的bao浓度。根据几个示例性实施方式，碱土铝硅酸盐玻璃是「无碱金属玻璃」，意指具有包括低于1000ppm浓度的碱金属氧化物的组成物的玻璃。用语「碱土铝硅酸盐玻璃」意指含有至少一种碱土金属氧化物的铝硅酸盐玻璃，碱土金属包括ba、mg、ca、sr、ra以及be。词组「氧化物基础的摩尔百分比」或「氧化物基础的摩尔％」意指相对于玻璃中总摩尔数的氧化物摩尔百分比。要了解的是，玻璃中摩尔百分比的总数永远总计为且永不超过100％。根据几个示例性实施方式，碱土铝硅酸盐玻璃具有包括sio2以及al2o3作为玻璃形成物的组成物，其几乎只以[sio4]以及[alo4]存在。sio2+al2o3在玻璃组成物中的浓度大于75.0摩尔％，以在横跨从大约50℃至大约300℃范围的温度提供高于690℃的应变点温度以及低于40×10-7/℃的热膨胀系数。另一方面，sio2+al2o3在玻璃组成物中的浓度低于87.0摩尔％，以避免产生如气泡以及条纹的永久瑕疵。根据几个示例性实施方式，sio2+al2o3在玻璃组成物中的浓度是从大约78.0摩尔％至大约84.0摩尔％。根据几个示例性实施方式，碱土铝硅酸盐玻璃具有包括从大约64.0摩尔％至大约77.0摩尔％的sio2的组成物。如果在玻璃组成物中sio2的浓度低于64.0摩尔％，可能难以达到高应变点、低密度、好的机械强度以及好的化学抗性。然而，如果在玻璃组成物中sio2的浓度大于77.0摩尔％，则玻璃的熔化温度增加，其可造成容易失透。根据几个示例性实施方式，碱土铝硅酸盐玻璃具有包括从大约66.0摩尔％至大约75.0摩尔％或从大约68.0摩尔％至大约73.0摩尔％的sio2浓度的组成物。根据几个示例性实施方式，碱土铝硅酸盐玻璃具有包括从大约8.0摩尔％至大约18.0摩尔％的al2o3的组成物。al2o3大大地增加了玻璃的粘度，且如果在玻璃组成物中al2o3的浓度低于8.0摩尔％，其难以达到具有大于690℃的应变点温度的玻璃。然而，如果al2o3的浓度大于18.0摩尔％，这可能会造成玻璃容易遭受失透以及较低的机械强度。此外，在大于18.0摩尔％的al2o3浓度下，玻璃的粘度增加，使得熔化的玻璃变得非常难处理。根据几个示例性实施方式，碱土铝硅酸盐玻璃具有包括从大约8.0摩尔％至大约16.0摩尔％、从大约8.5摩尔％至大约16.0摩尔％、从大约10.0摩尔％至大约14.0摩尔％、或从大约10.0摩尔％至大约18.0摩尔％的a12o3浓度的组成物。根据几个示例性实施方式，b2o3作为玻璃形成物、并几乎只以[bo3]以及[bo4]存在，其可增加玻璃结构可形成性、并降低玻璃的热膨胀系数。同样地，[bo4]作为玻璃网络形成物、并与[sio4]一起形成玻璃网络结构。与此同时，b2o3可降低玻璃粘度以及熔化温度、加速玻璃澄清化(glassclarification)。然而，太多的b2o3可降低玻璃的应变点温度。因此，根据几个示例性实施方式，碱土铝硅酸盐玻璃具有包括从大约0至大约6.0摩尔％的b2o3的组成物。如果在玻璃组成物中b2o3的浓度超过大约6.0摩尔％，则玻璃的应变点温度大于690℃。同样地，如果在玻璃组成物中b2o3的浓度超过大约6.0摩尔％，其将降低玻璃的化学耐久性。根据几个示例性实施方式，碱土铝硅酸盐玻璃具有包括从大约0摩尔％至大约5.0摩尔％、从大约1.5摩尔％至大约5.0摩尔％或从大约1.5摩尔％至大约3.5摩尔％的b2o3浓度的组成物。根据几个示例性实施方式，碱土铝硅酸盐玻璃具有包括cao、mgo以及sro的组成物。这些氧化物可对玻璃澄清化有利，但也可摧毁玻璃结构、并降低玻璃熔化温度。此外，这些氧化物可增加玻璃的热膨胀系数并降低玻璃的应变点温度，导致玻璃化学耐久性的恶化。因此，如果存在的话，这些氧化物的量是受限的，以降低玻璃的热膨胀系数以及增加玻璃应变点温度。根据几个示例性实施方式，在碱土铝硅酸盐玻璃的组成物中cao的高浓度可降低玻璃的液相线温度。然而，cao是常用的玻璃组成物成分，因为相较于其他的金属氧化物，它不昂贵且是立即商业可得的。根据几个示例性实施方式，碱土铝硅酸盐玻璃具有包括从大约5.0摩尔％至大约14.0摩尔％的cao的组成物。如果在玻璃组成物中cao的浓度超过14.0摩尔％，则热膨胀系数将太高，导致玻璃失透。如果在玻璃组成物中cao的浓度低于5.0摩尔％，则其难以增加玻璃的化学稳定性以及机械强度。根据几个示例性实施方式，碱土铝硅酸盐玻璃具有包括从大约6.0摩尔％至大约12.0摩尔％、从大约8.0摩尔％至大约14.0摩尔％，或从大约8.0摩尔％至大约12.0摩尔％的cao浓度的组成物。根据几个示例性实施方式，碱土铝硅酸盐玻璃具有包括从大约0摩尔％至大约7.0摩尔％的mgo的组成物。如果在玻璃组成物中的mgo浓度大于7.0摩尔％，玻璃密度特性将会降低，且将失去玻璃的失透特性。此外，多于7.0摩尔％的mgo浓度将降低玻璃的化学耐久性，并增加玻璃的液相线温度，其对于溢流下引处理是不利的。根据几个示例性实施方式，碱土铝硅酸盐玻璃具有包括从大约0.5摩尔％至大约6.0摩尔％、从大约0.5摩尔％至大约4.0摩尔％或从大约1.0摩尔％至大约4.0摩尔％的mgo浓度的组成物。根据几个示例性实施方式，碱土铝硅酸盐玻璃具有包括可降低玻璃熔化温度、玻璃失透以及玻璃的液相线温度的sro的组成物。然而，当碱土铝硅酸盐玻璃具有包括太多sro的组成物时，这可导致不想要的玻璃密度降低。考虑玻璃密度以及应变点温度需求，在玻璃组成物中的sro浓度是从大约0.5摩尔％至大约9.0摩尔％。如果sro浓度高于9.0摩尔％，则玻璃密度以及热膨胀系数将会太高。根据几个示例性实施方式，碱土铝硅酸盐玻璃组成物包括从大约1.8摩尔％至大约9.0摩尔％、从大约1.8摩尔％至大约8.0摩尔％或从大约1.8摩尔％至大约5.0摩尔％的sro浓度。根据几个示例性实施方式，碱土铝硅酸盐玻璃具有包括b2o3+cao+mgo+sro比上al2o3的浓度比低于大约2.5的组成物，以达到高应变点温度。根据几个示例性实施方式，碱土铝硅酸盐玻璃具有包括从大约1.2至大约2.1的b2o3+cao+mgo+sro比上al2o3的浓度比的组成物。根据几个示例性实施方式，碱土铝硅酸盐玻璃具有包括mgo比上(cao+sro)的浓度比低于大约0.7的组成物，其将玻璃组成物的液相线温度降低至低于1250℃。根据几个示例性实施方式，碱土铝硅酸盐玻璃组成物具有包括mgo比上(cao+sro)的浓度比低于大约0.55的组成物。根据几个示例性实施方式，碱土铝硅酸盐玻璃组成物具有包括0至大约0.5摩尔％的sno2浓度的组成物，其作为精制剂(refiner)。根据几个示例性实施方式，提供了一种方法用于制造碱土铝硅酸盐玻璃。根据几个示例性实施方式，此方法包括：混合以及熔化成分以形成均质的玻璃熔化物；使用下引法、漂浮法或其组合来塑形玻璃；以及退火玻璃。根据几个示例性实施方式，可使用传统的下引法来进行碱土铝硅酸盐玻璃的制造，下引法为本领域具一般技艺的人员所熟知，且习惯上包括直接或间接加热的贵重金属系统，其由均质化装置、利用澄清以降低气泡含量的装置(澄清部)、用于冷却以及热均质化的装置、分配装置以及其他装置构成。漂浮法包括将熔化的玻璃漂浮在熔化金属床上，典型为锡，导致出非常平坦且具有一致厚度的玻璃。根据用于制造上述碱土铝硅酸盐玻璃的方法的几个示例性实施方式，玻璃组成物在大约1650℃被熔化至多大约12小时。根据用于制造上述碱土铝硅酸盐玻璃的方法的几个示例性实施方式，玻璃组成物在大约1650℃被熔化至多大约6小时。根据用于制造上述碱土铝硅酸盐玻璃的方法的几个示例性实施方式，玻璃组成物在大约1650℃被熔化至多大约4小时。根据用于制造上述碱土铝硅酸盐玻璃的方法的几个示例性实施方式，玻璃组成物在780℃的温度下被退火大约2小时，然后以大约1.0℃/小时的速率冷却直到玻璃达到690℃，之后允许玻璃组成物冷却至室温(或大约21℃)。根据上述碱土铝硅酸盐玻璃的几个示例性实施方式，玻璃可用以作为a-sitft、ltps-tft以及htps-tft的基板。根据上述碱土铝硅酸盐玻璃的几个示例性实施方式，玻璃可用以制造电视、计算机、传感器、移动式电子装置以及需要非晶硅的其他电子装置。下述实施例为上述组成物以及方法的示例。实施例：测试样本的制备如下制备包括下面表1中所示的成分的碱土铝硅酸盐玻璃组成物：表1氧化物摩尔％sio270.50al2o311.50b2o33.20cao9.90mgo1.00sro3.80sno20.10在加至2公升的塑料容器之前，将如表2中所示的批次材料称重并混合。所使用的批次材料具有化学试剂等级品质。表2沙的颗粒大小在0.045和0.25mm之间。使用滚动机用于混合原始材料以制造出均质的批次以及用以破碎软凝块。将混合的批次从塑料容器转移至800ml的铂-铑合金坩锅中用于熔化玻璃。将铂-铑合金坩锅放置在氧化铝支持物中，并装载于在1000℃的温度下操作、配备有mosi加热组件的高温熔炉中。将熔炉的温度逐渐地增加至1650℃，并将具有其支持物的铂-铑合金坩锅维持在此温度达大约3-8小时。然后通过将熔化的批次材料从铂-铑合金坩锅倒至不锈钢板上以形成玻璃饼来形成玻璃样本。当玻璃饼仍是热的时候，将其转移至退火装置、并维持在780℃的温度达2小时，然后以1℃/min的速度冷却至690℃。在那之后，将样本自然地冷却至室温(21℃)。上面表1中所示的组成物的结果示于表3中，并被指定为「实施例1」。以如上述用于指定为实施例1的组成物类似的方式来制备示于表3以及4中，并被指定为「实施例2」至「实施例18」的其他组成物。表3表4物理特性的符号定义以及测量玻璃样本的物理特性被测量并列于表3以及4中。表3以及4中使用的每个符号的定义示出如下：a.d：密度(g/ml)，其以阿基米得法(astmc-693)测量，环境温度是22+/-0.5℃；b.a：热膨胀系数(cte)，其是如通过astme-228膨胀计测量、从50℃至300℃的线性尺寸改变量；c.tm：如通过astmc-965高温圆筒粘度计测量、在316泊的粘度下的温度；d.tw：由astmc-965高温圆筒粘度计所测量、在104泊的粘度下的玻璃工作温度；e.tliq：在梯度温度熔炉(astmc829-81)内、在舟皿中观察到第一个结晶的液相线温度。一般而言对于结晶化过程的此测试是24小时。f.tsoft：如通过astmc-338纤维伸长法所测量、在107.6泊的粘度下的玻璃软化温度；g.ta：如通过astmc-336纤维伸长法所测量、在1013泊的粘度下的玻璃退火温度；h.ts：如通过astmc-336纤维伸长法所测量、在1014.5泊的粘度下的玻璃应变点温度；i.e：通过astme1876共振法测量的杨氏模量(mpa)；j.g：通过astme1876共振法测量的剪切模量(mpa)；k.μ：通过astme1876共振法测量的泊松比。虽然已就某些实施方式方面描述了本发明，本领域具一般技艺的技术人员将认识到可在所附权利要求书的精神以及范围内以修饰来实施本发明。任何空间的提及，例如，「上」、「下」、「之上」、「之下」、「之间」、「底部」、「竖直」、「水平」、「角度」、「朝上」、「朝下」、「边至边」、「左至右」、「左」、「右」、「右至左」、「顶部至底部」、「底部至顶部」、「顶部」、「底部」、「由下往上」、「由上往下」，等等，仅为了示例的目的，且不限制上述结构的特定方向或位置。已关于某些实施方式描述了本公开内容。只在阅读此公开内容之后对于本领域具一般技艺的技术人员变得显而易见的改进或修饰被视为在本申请的精神以及范围内。所了解的是，几个修饰、改变以及取代意欲在前述公开内容中，且在一些情况下，将使用本发明的一些特征而不相应地使用其他特征。因此，广义地并以与本发明范围一致的方式来理解所附的权利要求书是适当的。当前第1页12