TWI284091B - Glass laminate substrate having enhanced impact and static loading resistance - Google Patents

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TWI284091B
TWI284091B TW094144171A TW94144171A TWI284091B TW I284091 B TWI284091 B TW I284091B TW 094144171 A TW094144171 A TW 094144171A TW 94144171 A TW94144171 A TW 94144171A TW I284091 B TWI284091 B TW I284091B
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Josef Chauncey Lapp
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Corning Inc
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Description

1284091 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於電子基板，以及特別是關於玻璃疊層基 板，例如使用於平板顯示器中，其中在基板中所選擇層具有 殘餘壓應力或殘餘張應力以提昇基板靜態及衝擊負載之抵 抗力。 【先前技;術】 玻璃基板通常使用於顯示器中，例如液晶顯示器(LCD) 。LCD已普及使用作為顯示訊息於計算機，手錶，影像電玩， 影像設備，手提電腦以及汽車儀表板中。改良品質及尺寸 之LCD已使得LCD替代陰極射線管(CRT),該陰極射線管傳統 使用於電視機及桌上型電腦顯示器中。除此，其他平板顯 示器型式例如電漿顯示器(PD)，場發射顯示器(FED)以及有 機發光聚合物顯示器(0LED)已發展出替代LCD。 在特定FPD中，使用兩塊玻璃板來負載功能層,例如導 電層作為圖素疋址，彩色滤、波|§，液晶指向或LQ)中對準層 或FED及PD中磷層。具有功能層兩塊玻璃板間放置液晶化 合物(LCD)，發光聚合物(0LED)或形成電漿氣體。 以塑膠板替代玻璃板已揭示於日本公開第6—175143號 特許中。由於塑膠之彈性(因而提供良好的裂縫抵抗性)以 及抵抗衝擊及靜態負載，塑膠片能夠製造為比玻璃片薄。 塑膠片比重也較低而低於玻璃，以及因而利用塑膠基板之 LCD為比玻璃基板為較輕及較薄。 非常不幸地，塑膠板具有三種特性而限制應用於顯示 器中:與玻璃片相比較為較低玻璃轉變溫度，較低可見光透 射率及較高氣體滲透率。較低玻璃轉變溫度限制塑膠板最 咼使用溫度。因而，當暴露於使用於LQ)及〇LED顯示器中使 用a-Si或p-Si為主TFT製造所需要3〇〇—6〇〇°C較高溫度時， 塑膠板將熱分解。較低光學透射度將減小影像亮度。塑膠 J284091 板氣體滲透率會導致OLED顯示器中有機發光材料劣化。這 些限制將影響塑膠板無法應用於顯示器中。 因而，玻璃疊層基板保持為需要的，其中玻璃片具有提 昇強度之優點。提昇強度之玻璃疊層基板亦需求於能夠以 大塊开> 成以及後續減小尺寸而不會引起由於刮損所導致之 顯著損耗。玻璃疊層基板存在更進一步需求為減小厚度， 以及因而減小«，_椅貞載力量提供增醜力抵抗性 。玻璃疊層基板亦存在需求以具有預先決定之衝擊及靜力 負載抵抗力。 【發明内容】 本發明提供玻璃疊層基板，其中基板增加對衝擊及靜 力負載之抵抗力；同時提供玻璃片之優點。玻璃疊層基板 包含選擇層，其具有殘餘壓應力或殘餘張應力以提昇基板 之負載抵抗力。 玻璃疊層基板能夠使用作為電子基板，例如非限制性 之焦面陣列，光-電裝置，光電電池，光學裝置，平板顯示器， 以及積體電路於晶片及組件載台處。 通常，玻璃疊層基板包含透明的心蕊及一對玻璃表面 層，其中心從具有較高熱膨脹係數而高於表面層。選擇心 蕊層相對於於表面層之相對厚度及熱膨脹係數以在表面層 中產生殘餘壓應力以及在心蕊層中產生殘餘張應力。選擇 表面層中產生殘餘壓應力以及在心蕊層中產生殘餘張應力 以能夠在後續過程中劃線及分離基板而不會產生無法接受 之基板破裂或碎片產生。 ·、 在一項構造中，能夠使用玻璃疊層基板於例如平板顯 示器中，其中基板包含一對為第一熱膨脹係數之透明分離 玻璃表面層，透明玻璃心蕊具有較高第二熱膨脹係數使得 玻璃表面層具有殘餘壓應力大於大約1000psi(6. 9Mpa)及 玻璃心蕊具有殘餘張應力小於大約4〇〇〇psi(27. 6Mpa)。 •1284091 在一些構造中，選擇玻璃疊層基板在表面層中保持至 少棚0psi(27· 6Mpa)壓應力以及在心蕊層中張應力小於 1000psi(6.9Mpa)。 ' 在另項構造中，玻璃豐層基板包含至少一層玻璃中 間層位於表面層及心蕊之間。藉由選擇形成表面層，中間 層以及心蕊玻璃之各別凝結點，能夠減小心蕊中殘餘張應 力，同時保持，或增加表面層中殘餘壓應力。 曰在表面層中殘餘壓應力及在心蕊層中張應力產生儲存 ，量於玻璃疊層基板中，其對裂縫產生及裂縫傳播提供抵 抗力，其中儲存能量相當低能夠使劃線及分離基板並不會 使基板破裂或產生污染玻璃之碎屑例如顆粒或碎片。 、人們了解先前一般性說明以及下列本發明實施例詳細 說明在於提供一個架構及概念以了解申請專利範圍所界定 出本發明之原理及特性。附圖在於提供更進一步了解本發 明，以及在此加入作為說明書之一部份。附圖顯示出本發" 明各項實施例以及隨同說明書作為說明本發明之原理及操 作。 、 【實施方式】 本發明包含玻璃疊層基板6〇(例如顯示於圖3及4中）以 使用於平板顯示器中。在此所謂”平板顯示器”例如為電子 $板以及能夠包含非限制性之液晶顯示器(LCD)，電漿顯示 ::(PD), %發射顯示器(fed)以及有機發光聚合物顯示器 (0LED) 〇 一田參考圖1，其提供LCD示意圖，其中玻璃片2〇,30(並未顯 不疊層）分隔一個間隙40,其中填充液晶材料。玻璃片2〇， 30邊緣以低模數聚合物黏接劑44密封在一起，以及放置為 相當堅固架構(並未顯示出）中。擴散板46與玻璃片3〇分隔 預先決定之分離，其中擴影:板作為背光光源。 玻璃片20具有外露表面22以及間隙表面24,以及玻璃 第7 頁 J284091 片30包含間隙表面32及外露表面34。 由於如圖2所示之負載L，表面22及32產生壓力，及因而 相當地承受負載。不過，表面24及34將承受增加之張應力， 其會導致玻璃片20,30之破壞，其決定於負載大小及發現於 表面24及34上之固有裂縫。
通常，玻璃片受到衝擊而破裂，其產生相當大的内部應 變而產生裂縫，以及玻璃破裂係由張力應變較容易導致而 大於壓力應變。因而由於衝擊之破裂通常與張應力相關。 依據本發明製造出玻璃疊層基板60採用殘餘壓力應力至少 部份地抵銷基板負載相關之張應力。如底下說明，亦能夠 選擇在玻璃疊層基板60中殘餘壓應力及殘餘張應力間之關 係以提昇衝擊及靜力負載之抵抗力而不會在劃線及分離系 統中產生無法接受之碎片（或基板破壞）。 能夠使用本發明玻璃疊層基板60以替代玻璃片2〇,3〇 而在外露及間隙表面處提供增強強度，因而使所形成顯示 器增力σ衝擊及靜力負載之抵抗力。 如圖3所顯示範例中，三層結構之玻璃疊層基板6〇包含 玻璃心蕊(層)70由一對分離之玻璃表面層8〇, 9〇界限出。 玻璃疊層勤反60製造成在表面層8〇, 9〇中之殘餘壓應力及 心蕊70巾之殘餘張應力具有預先決定之關係。在所g擇構 ie中表面層80, 90直接地黏附至玻璃心蕊7〇。 不過，人們了解中間層能夠放置於心蕊70及表面層80 90之間。中，層能夠包含非限制性玻璃中間層％ 95。如’ 圖4範例所示，在5層結構中，中間層85, 95位於表面層80 90 之:，其中表面層及中間層具有二:， 整體_寸至心蕊7〇,或藉由例如至少一層中間=直^ 別間接雜附至心蕊。 少鮮間㈣，95分 在玻璃疊層絲60之三層(心蕊7G及表面㈣，9〇)結 1284091 構中，在表面層80, 90中應力l能夠以公式⑴表示: Ε〇 1 一 Η, +
Ec I (1) 心蕊70中應力能夠以公式(2)表示: --h
Es j (2)
其中Ec及Es分別為心蕊及表面玻璃之彈性模數;％及 t分別為心蕊及表面玻璃之p〇iss〇n比；as為表面玻璃由 室溫至凝結點T*之平均熱膨脹係數；ac為心蕊玻璃由室溫 至凝結點T*之平均熱膨脹係數;τ*為心蕊及表面玻璃凝結 點較低值(凝結點定義為高於玻璃應變點5。〇;七為每一表 面層之厚度;以及tc為心蕊厚度之一半。 由公式1及2,對於對稱疊層之(7s/(7c比值能夠表示為 tJs/ Gc^tc/ ts 其能夠再改寫為： dsts=-Gctc
藉由選擇表面層80, 90玻璃及心蕊70玻璃之熱膨脹係 氣殘餘壓應力能夠形成於表面層中以及殘餘張應力能夠 形成於心蕊中。 依據公式1及2,藉由控制心蕊70以及表面層80, 90之厚 度，以及各別凝結點以及熱膨脹係數，能夠設定殘餘應力值 (在表面層中壓力以及心蕊中張力）。 通常，表面層80, 90之玻璃材料具有較低熱膨脹係數低 於心蕊玻璃材料之熱膨脹係數。雖然一項有益構造採用表 面層熱膨脹係數以及心蕊熱膨脹係婁i:在35%内，人們了解表 面玻璃及心蕊玻璃之間能夠採用不同的熱膨脹係數差值如 下列範例所示。 範例1 1284091 玻璃 E (xl06psi) V α(室觀凝結 點，xl〇5c) T*(C) 本公司編號1737(心 蕊70) 10.3 0.23 4.20 671 Coming EAGLE20(XFM (表面層80,90) 10.3 0.23 3.61 671 一 5098.6 07 = —jF =Γ" t ts 1 +— tc -5098.6 ""tc' 1 + — ts 2(t〇+ts) (mm) tc (mm) ts (mm) tc/ts (psi) σδ (psi) CTs/CTc 1.1 0.496 0.0539 9.197 500 -4599 9.197 1.1 0.388 0.1618 2.399 1500 -3599 2.399 1.1 0.334 0.2158 1.549 2000 -3099 1.549 0.7 0.316 0.0343 9.197 500 4599 9.197 0.7 0.281 0.0686 4.099 1000 -4099 4.099 0.7 0.250 0.1000 2.5 1457 -3642 2.5 0.7 0.247 0.1030 2.399 1500 -3599 2.399 0.7 0.15 0.2 0.75 2913 -2185 0.75 0.4 0.18 0.0196 9.197 500 -4599 9.197 0.4 0.161 0.0392 4.099 1000 -4099 4.099 0.4 0.05 0.2 0.33 3824 -1275 0.33
範例2: 玻璃 E (xl06psi) V α(室經凝織占， xlO^/C) T*(C) 本公司編號1737(心 蕊70) 9.8 0.28 5.01 598 Coming EAGLE2000™ (表面層80,90) 10.3 0.23 3.61 671 -10919 1.0175 + - tc 第l〇 頁 1284091 10731 0.983 + - ts 2(tc+ts) (mm) tc (mm) ts (mm) tc/ts (psi) σδ (psi) CTs/OTc 1.1 0.524 0.0256 20.479 500 -10240 20.48 1.1 0.499 0.0512 9.748 1000 -9748 9.74 1.1 473 0.0767 6.171 1500 -9257 6.17 0.7 0.334 0.0163 20.479 500 -10240 20.48 0.7 0.317 0.0326 9.748 1000 -9784 9.74 0.7 0.301 0.0488 6.171 1500 -9257 6.17 0.7 0.285 0.0650 4.383 2000 -8765 438 0.4 0.191 0.0093 20.479 500 -10240 20.48 0.4 0.181 0.0186 9.748 1000 -9748 9.75 0.4 0.172 0.0279 6.171 1500 -9257 6.17
箪顺3: 玻璃 E (xl06psi) V α (室觀凝結 點，xlOt) T*(C) 本公司編號1737(心 蕊70) 10.4 0.22 9.8 581 Coming EAGLE2000™ (表面層80,90) 10.3 0.23 3.61 671 -45888.5 0.997 + - tc 46037.5 ση 1.003 + tc ts 2(tc+ts) (mm) tc (mm) ts (mm) t(/ts (psi) σδ (psi) CTs^^c 1.1 0.526 0.0239 22.016 2000 44021 22.01 0.7 0.331 0.0190 17.412 2500 -43520 17.41 0.7 0.323 0.0266 12.151 3500 -42517 12.15 0.4 0.191 0.0087 22.016 2000 -44021 22.01
第11 頁 1284091 具有彈性模數Es及Ec為10. 3xl06psi(碎/平方英吋)（ 7· lxl04Mpa)，P〇iss〇n 比值 Vs及 Vc為 〇· 22, T*=671°C，ac= 37· 8xl0·7, as=31· 8xl(T7,七=0· 30腿，以及七二0· 05刪在 表面層中殘餘壓應力為4400psi(30.3Mpa)以及在心蕊70中 内部張應力為725psi(5Mpa)。該疊層之表面強度大於相對 無疊層心蕊10%至25%，如以業界已知的環-在-環強度測試 所量測。人們了解内部張應力小於l〇〇〇psi(6.9Mpa)能夠 使玻璃疊層基板被劃線及切割而不會產生粉碎或產生會污 染玻璃表面可觀玻璃顆粒之風險。 人們相信劃線及分離玻璃疊層基板60能夠令人滿意地 實施，使心蕊70中張應力高達4000psi(27.6Mpa)而不會產 生不可接受數量之碎片或基板破裂。不過，當心蕊70中殘 餘張應力減小時，產生碎片數量或基板破裂將減少，在心蕊 70中需要殘餘張應力小於2000psi(13.8Mpa)，以及更需要 地小於1500psi(l(h3Mpa)。人們相信心蕊70中張應力小於 1000psi(6· OMpa)，以及有益地小於750psi(5.2Mpa)能夠使 表面層80,90中產生充份殘餘壓應力以提昇衝擊及靜力負 載抵抗力，同時在劃線及分離處理過程中產生可接受數量 之碎片以及基板破壞率。 因而，在表面層80, 90中殘餘壓應力可有益地在3000至 15000psi(20· 7Mpa至103· 4Mpa；)，同時玻璃心蕊70中張應力 保持低於4000psi，優先地小於2000psi，以及在選擇構造中 小於1500psi，使得玻璃疊層基板60劃線及分離過程中不會 粉碎或產生相當可觀碎片。 人們了解在心蕊70中可允許殘餘張應力至少部份地由 心蕊，以及表面層80, 90玻璃之特殊組成份決定出，以及因 而殘餘張應力能夠變化同時提供極良好的結果。除此，殘 餘壓應力與殘餘張應力絕對值比值在2至20範圍内，其中殘 第12 頁 1284091 餘張應力小於4000psi以及優先地小於1500psi。 藉由選擇適當的玻璃組成份以及心蕊/表面層厚度比 值，在表面層80, 90中殘餘壓應力約為9000psi，因而提高玻 璃疊層基板60表面強度50%。 雖然玻璃疊層基板60最大強度藉由在表面層80,90中 之壓應力最大而達成(至少部份藉由心蕊70中殘餘張應力 加以平衡)，在該強度最大化玻璃疊層基板60中能量釋出能 夠產生相當基板破裂率以及在劃線及分離處理過程中產生 碎片。因而，選擇殘餘壓應力及殘餘張應力以最佳地提昇 特定玻璃疊層基板60強度而不會產生相當可觀基板破壞率 或在劃線及分離處理過程中產生碎片。 為了列舉目的以及依據可利用文獻，產生50mmx50nim面 積玻璃片之估計殘餘應力為： N5(FyS(ac/KiC)4,其中召=2·5χ1(Γ3α2/16 以及ac為 中央張力以及KIC為玻璃破裂粗链度，α=16/15(3)°·5(1+ν) =0· 5(Poisson 比值 ν=0· 23)，冷=39x10' Ι^θχΙΟ^ σ。/
Kic)4,則 KkfO· 75MPa(m)°·5以及 Ν=123· 2xl0"Vc4/m2。 因而，對於在該心蕊中不同的張應力之破裂數目為: (psi) σ〇 (MPa) (psi) N 破目/50mmx50mm 鶏 n m 擻目/in2) 500 3.45 500 0.02 0.005 1000 6.89 1000 0.28 0.07 1500 10.3 1500 1.4 0.35 2000 13.8 2000 4.5 1.1 2500 17.2 2500 10.9 2.7 3000 20.7 3000 22.6 5.6 3500 24.1 3500 41.8 10.4 4000 27.6 4000 71.3 ^17.8 範例性三層lmxlm玻璃疊層;S叔60厚度為〇. 7mm(—般 平板顯示器尺寸)沿著所形成邊緣之表面面積些微地大於 1平方英叶(6· 45平方公分）。由於並不存在顆粒碎片，在心 遂70中建議殘餘張應力為大約2000psi以保持書彳線及分離 處理過程產生顆粒為小於或等於1顆粒/平方英对。人們了 第13 頁 g 1284091 疊層絲_賊造_在心㈣巾產生殘餘張應 力鬲達4000psi以在劃線及分離處理過程中呈現出可接受 碎片產生以及基板破壞率。 心蕊70之令人滿意之玻璃材料已發現可利用本公司之 1737玻璃以及表面層80, 9〇令人滿意之玻璃材料已發現為 本公司製造之EAGLE_。麵_構造巾，賴具有相匹 配或相等的折射率。當使用於疊層巾〇· 〇2咖至〇· 2刪厚度 ^面之材料發現提供適當的保護而防止處理，組裝以及顯 示器使用壽命過程中表面之損壞。 ' 對於加入於顯示器之玻璃疊層基板6〇，重量最小化為 一項因素。因而，作為平板顯示器應用之玻璃疊層基板6〇 了具有厚度為小於2· Omni以及可小於1· 5麵，一般厚度約為 1· lmm或更小，其中表面層8〇, 9〇(以及假如使用中間層舫， 95)以及心蕊70形成至少平面性之疊層。作為可攜性平板 顯示器，重量最小化通常為主要考慮因素，因而玻璃疊層基 板60之厚度通常為〇· 4mm至〇· 6mm。作為靜止平板顯示器例 如電視或桌上顯示器，玻璃疊層基板60厚度約為〇· 7mm。 通常，使用於平板顯示器中玻璃疊層基板6〇厚度在〇· 4 刪及1· 1刪之間，其中選擇表面層80, 90厚度約為8%至15%總 基板厚度，更優先地表面層厚度約為10%總基板厚度。因而 ，對玻璃回火處理該玻璃疊層基板60厚度為太小，該厚度藉 由殘餘應力將提供增加強度。因此，玻璃疊層基板60能夠 由並不回火之玻璃製造出。 本發明玻璃疊層基板亦解決裂縫裂縫產生及裂縫傳播 於玻璃中以提供基板具有改良抵抗破壞之強度。特別地^ 在圖3中範例之玻璃疊層基板60提供表面層80, 90具有殘餘 壓應力，使得表面層藉由殘餘壓應力更能抵抗破壞。例如， 並非作為限制本發明範圍之玻璃疊層基板60在表面層8〇， 90具有殘餘壓應力5000psi，當與無疊層玻璃中產生相同尺 第14 頁 1 Ϊ284091 寸所需要應力作比較時，需要額外的5000psi應力以產生裂 縫。因而，本發明玻璃疊層基板在製造平板顯示器例如LCD 處理過程中較不易受到損壞。除此殘餘應力導致玻璃疊層 基板60永久性強度影響。即，為了在玻璃疊層基板60中產 生驅動裂縫所需要相同大小之張應力需要應力超過表面層 中之殘餘壓應力。在表面層中使用殘餘壓應力5〇〇〇pSi，需 要超出張應力5000psi以驅動裂縫通過玻璃疊層基板而大 於無疊層情況。
通常，每一表面層80, 90包含相同的材料及厚度，因而 提供對稱於心蕊70之應力。同樣地在5層構造中，每一中 間層85, 95由相同的材料及厚度構成，因而提供對稱於心蕊 70之應力。即在表面層80, 90中（或中間層85,95内)殘餘壓 應力能夠為相等地。不過人們了解在已知心蕊7〇上表面層 80, 90(及/或中間層85, 95)能夠為不同的材料，熱膨脹係數 或厚度，其有盈於不對稱負載之應用。例如，藉由使表面層 厚度;Μ吾，玻璃疊層基板60對水平指向彎曲例如構架儲存 能夠呈現出增加抵抗力。 μ 在該非對稱設計中，殘餘應力會導致以垂直指向放置 之彎曲。因而，玻璃疊層^板60能夠藉由架構加以固定以 克服或補償該非對稱殘餘應力。因而，在表面層中非對稱 殘餘應力能夠設定為預先決定大小例如為10%。在一項構 造中，在表面層80, 90中殘餘壓應力在20%内，優先地在 範圍内，例如在彼此5%範圍内。 在包含中間層85, 95(例如在圖4中)玻璃疊層勒反構 造中，玻璃心蕊70中張應力能夠更進一步限制而不會負面 影響表面層80, 90中殘餘壓應力。範例4為圖4中所示5一声 構造之範例性結構。 曰 範例4··中間層構造，k=E/(l-ν)
頁 1284091 在玻璃疊層基板60中包含中間層85,95優點在於能夠 保持相當大的殘餘壓應力於表面層8〇,90中，同時減小心蕊 70中殘餘張應力。 殘餘壓應力值與相對於玻璃心蕊7〇之中間層85,95及 表面層80,90各別厚度相關。在5-層玻璃疊層基板60中最 終應力由下列公式表示： ac=kc(ec-e〇) ai=ki(ei~e〇) 〇w=ks(es-G〇) 其中e係指在最低凝結點溫度下每一玻璃之△L/L以及 下標c，i及s分別指心蕊，中間層及表面玻璃。因而，e〇以下 列公式表示： e〇=(tckcec+tikiei+tskses)/(tckc+tiki+tsks) 例如，疊層總厚度為〇· 7mm，以及中間層85, 95及表面層 80, 90厚度兩者為〇· 〇i33mm(與範例3構造相同）： tc=〇. 3234mm e〇=5215xl0"6 〇*c=(5449-5215)xl3· 33=3119psi(21· 5Mpa)(心蕊中張力） 〜=(2785-5215)χ13· 61= -33072(227· 9MPa)(中間層中壓力） as=(2007-5215)χ13· 38=-42923psi(295· 7MPa)(表面層中壓力） 因而，5-層3-玻璃疊層基板60具有11%較低心蕊張力以 及11%較低中間層85, 95壓力，相較於3層2-玻璃疊層包含本 公司0317玻璃心蕊70以及本公司之EAGLE玻璃表面層80, 90 ，同時表面層中壓力為高出1%。因而，具有中間層85, 95之5 H玻璃系統提供顯著地減小心蕊70中張應力同時保持 表面層80, 90中壓應力。在心蕊70中減小内部張應力有助 於減小在劃線及分離處理過程中減小粉碎及碎片產生。 如對3-層構造之玻璃疊層基板60說明，藉由控制心蕊 7〇,中間層85, 95及表面層80, 90之厚度，以及各別凝結點以 第16 頁 1284091 及各別熱膨脹係數，殘餘應力（表面層及中間層中壓力及心 蕊中張力）能夠由設計加以設定。即，殘餘應力值(表面層 80, 90及中間層85, 95中壓力以及心蕊70中張力）能夠預先 決定出。 • 在玻璃疊層基板60中殘餘應力經由在高於層組成份玻 璃最低凝結點之溫度下黏接多層在一起而形成。有益地 在熔融玻璃形成為玻璃片過程中發生疊層以達成在相鄰層 間充份黏接(例如心蕊70黏接至表面層80, 90,或中間層85, 95黏接至心蕊以及表面層）。對於熟知形成玻璃技術者，存 • 在多種方法以達成該結構例如疊層向下抽拉及疊層融合處 ' 理過程。 通常，表面層（以及中間層)玻璃及心蕊玻璃之融合抽 拉為形成玻璃疊層基板60令人滿意之方法。不過，人們了 解能夠使用其他方法例如細縫抽拉，雙細縫抽拉或其他適 當黏接方法以形成玻璃疊層基板60。選擇心蕊70及表面層 80, 90(以及中間層85, 95)之玻璃材料以提供相匹西罐滯係 數以形成透明及無扭曲之界面。 在一般疊層向下抽拉或細縫處理過程中，熔融玻璃傳 送至細縫開孔，其由耐火金屬例如始所構成。疊層向下抽 ® 拉裝置具有多個細縫開孔彼此平行以及能夠傳送不同的溶 融玻璃流體至每一開孔。在該形成條件下(通常1〇〇_泊） 玻璃流體特性促使多個玻璃流由於離開開孔而融合在一起 ，形成不同層之單一玻璃片。多層厚度能夠藉由各別細縫 開孔尺寸加以控制。人們了解下游滚軸能夠接觸玻璃片以 輔助各層黏接。 通常，在美國第4214886號專利所揭示疊層融合處理過 程中，玻璃疊層基板6〇利用可控制分配系統以及形成構件， 使^心蕊70及表面層80, 90(以及玻璃中間層85, 95)同時地 沿著形成構件持續到冷卻至黏滞係數適合形成具有所需要 第17 頁 1284091 厚度之單一玻璃疊層基板。 參考圖5對稱形成處理過程之範例，形成心蕊7〇之玻璃 以及形成表面層80, 90之玻璃分別地炫融以及傳送通過適 當的傳送系統至相對溢流分配器17〇, 18〇。溢流分配器18〇 按裝於溢流分配器170上方，使得由溢流分配器18〇 ^出玻 璃流過溢流分配器180頂部邊緣部份以及向下至兩侧以形 成適當厚度之均勻流動層於低於頂部邊緣部份之溢流分西2 器180兩側。 底部溢流分配器170具有相關之楔形形成構件2〇〇。形 成構件200具有會聚性分配器170以及終止於會聚底部端部 為抽拉線。溢流過底部溢流分配器17〇之溶融玻璃向下沿 著分配器壁板流動以及形成初始玻璃流動層相鄰於形成構 件200之會聚性外側表面，因而由上方溢流過分配器之 熔融玻璃向下流過上方分配器壁板以及流過心蕊層外側表 面部份，因而產生疊層玻璃流。來自形成構件2〇〇每一會聚 側邊壁板之兩個各別玻璃層會合在一起以及融合在抽拉線 處以形成單一連續疊層。兩層心蕊玻璃玻璃融合以形成心 蕊70,其將表面玻璃層分離。 在3-層構造中，殘餘應力來自於表面層80, 90及心蕊70 間熱膨脹係數差值及各別凝結點。表面玻璃及心蕊玻璃在 提高溫度下黏接，以及當材料冷卻至大氣溫度時，表面玻璃 (較低熱膨脹係數)傾向較小地收縮而小於心蕊玻璃(較高 熱膨脹係數）。當各層黏接時，在表面層80, 90中產生壓應 力以及在心蕊70中產生張應力。 如圖6所示，額外層例如中間層185,195能夠藉由疊層 額外溢流分配器以及相關形成構件(以及各別玻璃傳送系 統)加入至玻璃疊層基板60。顯示於圖4中5-層玻璃疊層基 板60能夠藉由顯示於圖6中系統形成，其中溢流分配器180( 形成表面層80, 90)在溢流分配器185(形成中間層185,195)
1284091 上方，其亦高於溢流分配器17〇(形成心蕊）。 亦參考圖6,溢流分配器180能夠包含中央部份182使兩 種不同的玻璃由分配器流出，因而以異於表面層90不同材 料形成表面層80。雖然溢流分配器180顯示出具有中央壁 ， 板182,人們了解溢流分配器185能夠選擇性地包含中央壁 板，因而提供作為不同材料之中間層185及195。 不對稱層厚度能夠藉由調整已知的溢流分配器（以及 相關形成構件)兩側之相對玻璃流動達成，其藉由將形成構 件傾斜或採用不同的流量，或其組合而達成。 | 尺寸控制及所开> 成初始玻璃表面達成融合，或溢流處 理過程，令人滿意方法以製造出玻璃疊層基板60。 在製造5-層構造玻璃疊層基板60範例製造處理過程中 ，本公司之EAGLE玻璃所構成表面玻璃建立第一及無接觸應 力。本公司編號0317心蕊70玻璃為玻璃疊層基板6〇最柔軟 玻璃，以及並無應力形成於心蕊玻璃中持續心蕊玻璃冷卻 至581°C。不過，本公司中間層玻璃凝結點為598Ϊ，因而中 間層玻璃在心蕊玻璃之前建立以及形成張力，同時當疊層 60由598°C冷卻至581°C時在表面玻璃中產生壓力。在大約 581°C下，開始形成心蕊玻璃，由於心蕊玻璃具有最高熱膨 I 脹係數值，其產生大部份張力以及在中間層85,95及表面層 80, 90中產生淨壓力。 曰 一旦玻璃疊層^板60形成，包含功能層之任何種類層， 塗膜或薄膜能夠塗覆於玻璃疊層基板。雖然這些額外層通 常並不具有殘餘壓力或殘餘張力，表面層8〇, 9〇(以及假如 採用中間層85, 95)能夠製造出以補償沉積於基板上之後續 層。例如，能夠選擇表面層80, 90及/或中間層85, 95厚度以 產生補侦殘餘應力以配合該額外層。因而，玻璃疊層基板 60能夠形成以呈現出不平衡表面壓應力，使得後續層傾向 等於在心蕊70相對一侧之表面壓應力。 笛 19 百 1284091 雖然本發明已對特定範例性實施例加以說明。熟知此 技術者了解本發明能夠作各種變化及改變而不會脫離本發 明精神及範圍。本發明各種改變及變化均含蓋於下列申請 專利範圍及同等情況之範圍内。 I284〇9i 【圖式簡單說明】 第一圖為具有兩個分離玻螭片之傳統LCD示意性斷面 • 第二圖為第一圖玻璃片在負載下之分離斷面圖。 ^二圖為依據本發明製造出玻璃疊層基板例如作為平 板顯示器之斷面圖。 第四圖為本發明具有中間層之玻璃疊層基板另外一種 構造之斷面圖。 第五圖為溢流分配器系統及开)成構件以產生玻璃疊層 | 1¾結構之斷面圖。 第六圖為另一溢流分配器系統及形成;冓件以產生玻璃 疊層反另一結構之斷面圖 附圖元件符號說明： 玻璃片20,30;外露表面22;間隙表面24;間隙表面 32;外露表面34;間隙40;黏接劑44;擴散板46;玻璃疊 層基板60;玻璃心蕊70;玻璃表面層80,90;玻璃中間層 85, 95;溢流分配器170,180;中央部份182;中間層185， 195;楔形形成構件200。 ’

Claims (1)

1284091 十、申請專利範圍： 1· 一種疊層基板，其包含： (a) 一對分隔透明玻璃表面層，其具有第一熱膨脹係數;及 ⑹透明玻璃心蕊中間玻璃表面層，透明玻璃 ，其具 • 有較高之第二熱膨脹係數， • 玻璃表面層具有大於lOOOpsi殘餘壓應力以及玻璃心蕊 具有小於4000pSi殘餘張應力。 2·依據申請專利範圍第1項之疊層基板，其中在玻璃心蕊中 殘餘張應力小於2000psi。 3•依據申請專利範圍第1項之疊層基板，其中在玻璃心蕊中 殘餘張應力小於1500psi。 4·依據申請專利範圍第i項之疊層級，其中在玻璃心蕊中 殘餘張應力小於l〇〇〇psi。 5·依據申請專利範圍第！項之疊層基板，其中在至少一層玻 璃表面層中殘餘壓應力為大於2〇〇〇psi。 6·依據申請專利範圍第1項之疊層基板，其中在至少一層玻 璃表面層中殘餘壓應力為大於3000psi。 7·依據申請專利範圍第1項之疊層基板，其中在至少一層玻 璃表面層中殘餘壓應力為大於4000psi。 B 8·依據申請專利範圍第1項之疊層基板，其中第一熱膨服係 數在第二熱膨脹係數50%範圍内。 … 9·依據申請專利範圍第1項之疊層基板，其中基板為平面性 的。 10·依據申請專利範圍第1項之疊層基板，其中玻璃表面層 以及玻璃心蕊合併厚度為小於2. 5mm。 11·依據申請專利範圍第1項之疊層基板，其中玻璃表面層 以及玻璃心蕊合併厚度為小於1β 5刪。 12·依據申請專利範圍第1項之疊層基板，其中玻璃心蕊直 接土也黏接至j^璃表面層。 第22 頁 1284091 13·，依據申請專利範圍第丨項之疊層基板，其中玻璃心蕊間 接地黏接至玻璃表面層。 一 14·依據申請專利範圍第1項之疊層基板，其中殘餘壓應力 與殘餘張應力之比值在2至20之間。 〜 15·依據申請專利範圍第1項之疊層基板，其中殘餘壓應力 在 3000 及 15000psi 之間。 16·依據申請專利範圍第1項之疊層基板，其中殘餘張應力 足以進行劃線及分離疊層基板而不會粉碎疊層基板。 17·依據申請專利範圍第1項之疊層基板，其中殘餘張應力 足以進行劃線及分離疊層基板而不會產生有害的碎片。 18·依據申請專利範圍第丨項之疊層基板，其中一層玻璃表 面層中殘餘壓應力為其餘玻璃表面層中殘餘壓應力之2〇% 範圍内。 19·依據申請專利範圍第1項之疊層基板，其中一層玻璃表 面層中殘餘壓應力等於其餘玻璃表面層中殘餘壓應力。 20·依據申請專利範圍第1項之疊層基板，其中一層玻璃表 面層中殘餘壓應力與其餘玻璃表面層中殘餘壓應力相差至 少 10%。 21·依據申請專利範圍第1項之疊層基板，其中玻璃表面層 之凝結點高於玻璃心蕊之凝結點。 22·依據申請專利範圍第1項之疊層基板，其中更進一步包 含中間層在玻璃心蕊及至少一層玻璃表面層之間。 23·依據申請專利範圍第22項之疊層基板，其中中間層之凝 結點大於玻璃心蕊之凝結點以及小於至少一層玻璃表面層 之凝結點。 24·依據申請專利範圍第22項之疊層基板，其中中間層之熱 膨脹係數大於至少一層玻璃表面層之熱膨脹係數以及小於 玻璃心蕊之熱膨服係數。 25· —種平板顯示器之疊層基板，其包含： 第23 頁 1284091 (a) —對透明玻璃表面層，其具有表面層熱膨脹係數以及 表面層凝結點；及 (b) 透明玻璃心蕊，其具有心蕊熱膨脹係數以及心蕊凝結 點； • (c)透明玻璃中間層位於玻璃表面層及玻璃心蕊之間，中 . 間層具有中間層熱膨脹係數及中間層凝結點； 中間層熱膨脹係數小於表面層熱膨脹係數以及大於心蕊 熱膨脹係數。 ， 26·依據申請專利範圍第25項之疊層基板，其中玻璃心蕊具 _ 有殘餘張應力小於4000psi以及玻璃表面層具有殘餘壓應 力大於lOOOpsi 〇 27·依據申請專利範圍第25項之疊層基板，其中玻璃心蕊具 有歹幾餘張應力小於4000psi以及玻璃表面層具有殘餘壓應 力大於lOOOOpsi 〇 28·依據申請專利範圍第25項之疊層基板，其中中間層凝結 點小於表面層凝結點以及大於心蕊凝結點。 '" 第24 頁
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