具有策略性地压印的b侧特征的玻璃衬底和用于生产该玻璃衬底的方法
【专利摘要】公开了玻璃衬底和用于形成玻璃衬底的方法。该玻璃衬底包含具有小于0.5nm的表面粗糙度Ra1的平坦的A侧表面和具有表面粗糙度Ra2的平坦的B侧，其中比率Ra2:Ra1大于或等于约1.5。多个纹理特征形成在该B侧表面中。该多个纹理特征具有峰-谷高度H，使得0.05μm≤H≤3.75μm。该纹理特征分布在该B侧表面中，使得相邻的纹理特征之间的中心-中心节距P在至少一个方向上是至少1.5mm。该多个纹理特征当该玻璃衬底处于温度T1时形成在该B侧表面中，其中600℃≤T1≤1200℃，且该玻璃衬底的粘度的范围从大于150,000泊到小于1013泊。
【专利说明】具有策略性地压印的B侧特征的玻璃衬底和用于生产该玻
璃衬底的方法
[0001]根据35U.S.C.§120，本申请要求享有于2011年8月26日提交的序列号为13/218932的美国申请的优先权，该美国申请的内容作为本申请的依据，并通过引用全部纳入本文。
[0002]背景
【技术领域】
[0003]本说明书总体涉及用在显示设备中的玻璃衬底，更具体地涉及具有为了减小电荷生成而策略性地压印(strategically imprinted)的B侧纹理特征(B-side texturingfeatures)的玻璃衬底和用于生产该玻璃衬底的方法。
【背景技术】
[0004]薄玻璃衬底在平板显示设备诸如薄膜晶体管液晶显示器(TFT-1XD)中被普遍利用。用在TFT-1XD中的衬底通常具有:功能性的A侧(A-side)表面，其上沉积有薄膜晶体管；以及非功能性的背侧或B侧(B-side)表面，其与A侧表面对置。在TFT-1XD设备的生产期间，玻璃衬底的B侧表面可能与由多种材料(包含金属、陶瓷、聚合物材料及类似物)构成的传送和操纵设施进行接触。这些各异的材料之间的摩擦导致了摩擦起电或接触起电，结果是电荷被转移到玻璃表面并积累在玻璃衬底的表面上。随着电荷在玻璃衬底的表面上积累，玻璃衬底的表面电压也增大。
[0005]用在TFT-LCD中的玻璃衬底的B侧表面的静电带电可以使玻璃衬底的性能退化和/或损坏玻璃衬底。例如，B侧表面的静电带电可以通过电介质击穿而导致沉积在玻璃衬底的A侧表面上的TFT器件的栅极损坏。此外，玻璃衬底的B侧表面的带电可以将颗粒(诸如灰尘或其他微粒碎片)吸引到A侧表面，这可以损坏玻璃衬底或使玻璃衬底的表面品质退化。在这二者中的任一情境下，玻璃衬底的静电带电可以降低TFT-1XD生产率，由此增加了TFT-1XD生产过程的总成本。
[0006]进一步，玻璃衬底与操纵和/或传送设施之间的摩擦接触可以导致操纵和传送设施磨损，由此缩短该设施的服务寿命。磨损的设施的修理或更换导致了工艺停机时间，降低了生产率,并增加了 TFT-1XD生产过程的总成本。
[0007]据此，需要玻璃衬底的替代设计，所述替代设计减轻电荷的生成并减小玻璃衬底与在TFT-LCD显示设备的生产中利用的设施之间的摩擦。
【发明内容】
[0008]本文公开了本发明的几个方面。应理解，这些方面可能彼此交叠或不彼此交叠。因而，一个方面的局部可能落入另一个方面的范围内，反之亦然。
[0009]每个方面通过若干实施方案被例示，这些实施方案进而可以包含一个或更多个具体实施方案。应理解，这些实施方案可能彼此交叠或不彼此交叠。因而，一个实施方案或其具体实施方案的局部可能落入或不落入另一个实施方案或其具体实施方案的范围内，反之亦然。
[0010]因而，本公开内容的第一方面涉及一种玻璃衬底，该玻璃衬底包括:
[0011]平坦的A侧表面，具有小于0.5nm的表面粗糙度Ra1 ；
[0012]平坦的B侧表面,与该A侧表面对置,该B侧表面包括:
[0013]表面粗糙度Ra2，使得比率Ra2 = Ra1大于或等于约1.5 ；
[0014]形成在该B侧表面中的多个纹理特征，使得该纹理特征从该B侧表面延伸到该玻璃衬底的厚度S中，而不延伸穿过该玻璃衬底的厚度S，该多个纹理特征具有峰-谷高度H，使得0.05 μ m≤H≤3.75 μ m ;以及
[0015]相邻的纹理特征之间的中心-中心节距P在至少一个方向上是至少1.5mm。
[0016]在本公开内容的第一方面的某些实施方案中，0.05 μ m ≤ H ≤2.0 μ m0
[0017]在本公开内容的第一方面的某些实施方案中，H≤0.04*S。
[0018]在本公开内容的第一方面的某些实施方案中，相邻的纹理特征之间的中心-中心节距P小于或等于25mm。
[0019]在本公开内容的第一方面的某些实施方案中，该玻璃衬底的B侧表面具有平面面积A和接触表面面积C，其中C ≤0.5*A。
[0020]在本公开内容的第一方面的某些实施方案中，1.5 ≤ Ra2:Ra1≤100。
[0021]在本公开内容的第一方面的某些实施方案中，该玻璃衬底的B侧表面没有缺陷尺寸大于100 μ m的表面缺陷。
[0022]本公开内容的第二方面涉及一种用于形成玻璃衬底的方法，该方法包括:
[0023]熔化玻璃生料以形成熔融玻璃；
[0024]将该熔融玻璃形成为具有平坦的A侧表面和与该A侧表面对置的平坦的B侧表面的玻璃衬底，其中在该玻璃衬底凝固到大于IO13泊的粘度之前没有机械接触至少该A侧表面的情况下形成该玻璃衬底，其中在凝固之后该平坦的A侧表面具有小于0.5nm的表面粗糙度Ra1 ；
[0025]在向下方向上拉制该玻璃衬底；
[0026]当该玻璃衬底处于温度Tl时将多个纹理特征形成到该玻璃衬底的B侧表面中，其中:
[0027]600。。≤ Tl ≤ 1200。。；
[0028]该纹理特征从该B侧表面延伸到该玻璃衬底的厚度中，而不延伸穿过该玻璃衬底的厚度；
[0029]该多个纹理特征具有峰-谷高度H，使得0.05 μ m≤H ≤3.75 μ m ;
[0030]相邻的纹理特征之间的中心-中心节距P在至少一个方向上是至少1.5mm ;且
[0031]该B侧表面具有表面粗糙度Ra2，使得比率Ra2 = Ra1大于或等于约1.5。
[0032]在本公开内容的第二方面的某些实施方案中，当该玻璃衬底处于温度Tl时该多个纹理特征具有第一尺寸D1，且当该玻璃衬底被冷却到室温时该多个纹理特征具有第二尺寸D2，其中D1>D2。
[0033]在本公开内容的第二方面的某些实施方案中，该纹理特征是通过随着该玻璃衬底被在向下方向上拉制选择性地从该玻璃衬底的表面汲取热量来形成的。[0034]在本公开内容的第二方面的某些实施方案中，该多个纹理特征是通过随着该玻璃衬底被在向下方向上拉制将至少一个压缩气体流引导到该玻璃衬底的B侧表面上来压印到该玻璃衬底的B侧表面中的。
[0035]在本公开内容的第二方面的某些实施方案中，该多个纹理特征是通过用纹理辊接触该玻璃衬底的B侧表面来压印到该玻璃衬底的B侧表面中的，其中该纹理辊的接触表面的至少一部分包括与被压印在该B侧表面上的纹理特征对应的多个图案特征。
[0036]在本公开内容的第二方面的某些实施方案中，该纹理辊的温度T2被主动地控制，使得T2〈T1。
[0037]在本公开内容的第二方面的某些实施方案中，该纹理辊是静止的，且当该玻璃衬底的B侧表面接触该纹理辊的接触表面时，该玻璃衬底的B侧表面与该纹理辊的接触表面相切。
[0038]在本公开内容的第二方面的某些实施方案中，该纹理辊是静止的，且该玻璃衬底的B侧表面被引导在该纹理辊的接触表面上,使得该B侧表面与该接触表面具有最大约90°的接触角度。
[0039]在本公开内容的第二方面的某些实施方案中，随着该玻璃衬底在向下方向上被用牵弓I辊拉制，该纹理辊被主动地旋转。
[0040]在本公开内容的第二方面的某些实施方案中，该玻璃衬底是通过使该熔融玻璃流过溢流槽的仅一侧来形成的，且该多个纹理特征是通过随着该玻璃衬底在向下方向上被拉制将该玻璃衬底引导到从该溢流槽的根部延伸的搭接部(landing)上来形成的,其中接触该搭接部的该熔融玻璃形成了该玻璃衬底的B侧表面中的纹理特征。
[0041 ] 在本公开内容的第二方面的某些实施方案中，该搭接部的接触表面的至少一部分包括与被压印到该B侧表面中的纹理特征对应的多个图案特征。
[0042]在本公开内容的第二方面的某些实施方案中，该搭接部包括主动加热元件，其在玻璃衬底被引导到该搭接部上时维持该玻璃衬底的粘度。
[0043]在本公开内容的第二方面的某些实施方案中，该玻璃衬底是通过使该熔融玻璃流过溢流槽的第一侧和该溢流槽的第二侧，使得该熔融玻璃在该溢流槽的根部再汇合(rejoin)来形成的，其中该溢流槽的第二侧包括与被压印到该玻璃衬底的B侧表面中的纹理特征对应的多个图案特征，且该多个纹理特征随着该熔融玻璃流过该溢流槽的第二侧被形成在该玻璃衬底的B侧表面中，且该图案特征分裂了经过该溢流槽的第二侧的熔融玻璃流。
[0044]在本公开内容的第二方面的某些实施方案中，该多个纹理特征是通过如下方式形成在该玻璃衬底的B侧表面中的:将至少一个激光源的光束引导到该玻璃衬底的B侧表面上，使得随着该玻璃衬底在向下方向上被拉制，该至少一个激光源的光束将该多个纹理特征压印到该玻璃衬底的B侧表面中，而不烧蚀来自该玻璃衬底的玻璃。
[0045]本公开内容的第三方面涉及一种用于形成玻璃衬底的方法，该方法包括:
[0046]熔化玻璃生料以形成熔融玻璃；
[0047]将该熔融玻璃形成为具有平坦的A侧表面和与该A侧表面对置的平坦的B侧表面的玻璃衬底，其中在该玻璃衬底凝固到IO13泊的粘度之前没有机械接触该A侧表面或该B侧表面的情况下形成该玻璃衬底；[0048]在向下方向上拉制该玻璃衬底；以及
[0049]当该玻璃衬底处于范围600°C≤Tl≤ 1200°C中的温度Tl时，将至少一个激光源的光束引导到该玻璃衬底的B侧表面上，使得随着该玻璃衬底在向下方向上被拉制，该至少一个激光源的光束将多个纹理特征压印到该玻璃衬底的B侧表面中，其中该纹理特征从该B侧表面延伸到该玻璃衬底的厚度中，而不延伸穿过该玻璃衬底的厚度。
[0050]在本公开内容的第三方面的某些实施方案中，该多个纹理特征具有峰-谷高度H，使得 0.05 μ m ≤ H ≤ 3.75 μ m。
[0051]在本公开内容的第三方面的某些实施方案中，该平坦的A侧表面具有小于0.5nm的表面粗糙度Ra1，且该B侧表面具有表面粗糙度Ra2,使得比率Ra2 = Ra1大于或等于约1.5。
[0052]在本公开内容的第三方面的某些实施方案中，相邻的纹理特征之间的中心-中心节距P在至少一个方向上是至少1.5mm。
[0053]该玻璃衬底和用于生产该玻璃衬底的方法的附加特征和优势将在接下来的详细说明中被阐述，且部分地将被本领域技术人员从该说明中轻易明了，或通过实践本文描述的实施方案来认识到，本文描述的实施方案包含接下来的详细说明、权利要求以及附图。
[0054]应理解，前文的总体说明和接下来的详细说明描述了多种实施方案，且旨在提供用于理解所要求保护的主题的性质和特性的概览或框架。附图被包含以提供对多种实施方案的进一步理解，且被纳入并构成本说明书的一部分。附图例示了本文描述的多种实施方案，且与该描述一起用 以解释所要求保护的主题的原理和操作。
【专利附图】
【附图说明】
[0055]图1根据本文示出和描述的一个或更多个实施方案示意性地描绘了一个玻璃衬底；
[0056]图2A是图1的玻璃衬底的B侧表面的一部分的放大视图，根据本文示出和描述的一个实施方案示意性地描绘了形成在该玻璃衬底的B侧表面中的多个纹理特征；
[0057]图2B是根据本文示出和描述的一个或更多个实施方案的图2A中描绘的玻璃衬底的B侧表面的该部分的截面图；
[0058]图3A是图1的玻璃衬底的B侧表面的一部分的放大视图，根据本文示出和描述的一个实施方案示意性地描绘了形成在该玻璃衬底的B侧表面中的多个纹理特征；
[0059]图3B是根据本文示出和描述的一个或更多个实施方案的图3A中描绘的玻璃衬底的B侧表面的一部分的截面图；
[0060]图4A是图1的玻璃衬底的B侧表面的一部分的放大视图，根据本文示出和描述的一个实施方案示意性地描绘了形成在该玻璃衬底的B侧表面中的多个纹理特征；
[0061]图4B是根据本文示出和描述的一个或更多个实施方案的图4A中描绘的玻璃衬底的B侧表面的一部分的截面图；
[0062]图5示意性地描绘了图1的玻璃衬底的B侧表面与工作表面之间的接触区域；
[0063]图6根据本文示出和描述的一个或更多个实施方案示意性地描绘了一个用于形成玻璃衬底的玻璃形成装置；
[0064]图7根据本文示出和描述的一个或更多个实施方案示意性地描绘了当一个玻璃衬底由熔融玻璃制成并凝固时，该玻璃衬底的多个温度区；[0065]图8根据本文示出和描述的一个或更多个实施方案示意性地描绘了用激光源在一个玻璃衬底的B侧表面中形成纹理特征；
[0066]图9根据本文示出和描述的一个或更多个实施方案示意性地描绘了用压缩气体喷射器在一个玻璃衬底的B侧表面中形成纹理特征；
[0067]图1OA和IOB示意性地描绘了通过从一个玻璃衬底的B侧表面选择性地汲取热量在该玻璃衬底的B侧表面中形成纹理特征；
[0068]图11示意性地描绘了利用附接至溢流槽的根部的搭接部在一个玻璃衬底的B侧表面中形成纹理特征；
[0069]图12A示意性地描绘了利用具有图案特征的溢流槽在一个玻璃衬底的B侧表面中形成纹理特征；
[0070]图12B示意性地描绘了图12A的具有图案特征的溢流槽的截面图，示出了该图案特征和该玻璃衬底中所得到的(resultant)纹理特征；
[0071]图13A、13B和13C示意性地描绘了用静止的具有图案特征的纹理辊在一个玻璃衬底的B侧表面中形成纹理特征；且
[0072]图14示意性地描绘了用旋转的具有图案特征的纹理辊在一个玻璃衬底的B侧表面中形成纹理特征。
【具体实施方式】 [0073]现在将详细讨论具有在玻璃衬底的B侧表面上策略性地压印的纹理特征的玻璃衬底和用于生产该玻璃衬底的方法的实施方案，这些实施方案的实施例在附图中例示。每当可能，就将在所有附图中使用相同的参考数字来指代相同或相似的部分。图1中示意性地描绘了具有在玻璃衬底的B侧表面上策略性地压印的纹理特征的玻璃衬底的一个实施方案。该玻璃衬底总体包含一个平坦的A侧表面和与该A侧表面对置放置的一个平坦的B侧表面。该A侧表面具有小于0.5nm的表面粗糙度Ra1，而该B侧表面具有的表面粗糙度Ra2使得比率Ra2 = Ra1大于或等于约1.5。多个纹理特征被形成在该B侧表面中，使得该纹理特征具有在从约0.05 μ m到3.75 μ m的范围内的峰-谷高度(peak to valley height) H。相邻的纹理特征之间的中心_中心节距(center to center pitch)在至少一个方向上是至少
1.5mm。本文将具体参照附图来更详细地描述该玻璃衬底和用于形成该玻璃衬底的多种方法。
[0074]如上文记载的，玻璃衬底的B侧表面可以与由多种材料(包含金属、陶瓷和/或聚合物材料)制成的多种传送和操纵设施进行接触。这些各异的材料之间的摩擦导致了摩擦起电或接触起电，结果是电荷被转移到玻璃表面并积累在该玻璃衬底的表面上。具体地，两个不同材料因各个材料的固有的逸出功(work function)值的差异而由于接触分离而带电。随着电荷在该玻璃衬底的表面上积累，该玻璃衬底的表面电压也根据如下关系而增大:
[0075]F (I)
[0076]其中V是表面电压，Q是电荷，且C是电容。
[0077]此外，当两个带电表面分离时，这两个带电表面之间的电容C根据如下关系而减小:
【权利要求】
1.一种玻璃衬底，包括: 平坦的A侧表面，具有小于0.5nm的表面粗糙度Ra1 ； 平坦的B侧表面,与该A侧表面对置,该B侧表面包括: 表面粗糙度Ra2,使得比率Ra2 = Ra1大于或等于约1.5 ； 形成在该B侧表面中的多个纹理特征，使得该纹理特征从该B侧表面延伸到该玻璃衬底的厚度S中，而不延伸穿过该玻璃衬底的厚度S，该多个纹理特征具有峰-谷高度H，使得0.05 μ m≤ 3.75 μ m;以及 相邻的纹理特征之间的中心-中心节距P在至少一个方向上是至少1.5mm。
2.根据权利要求1所述的玻璃衬底，其中H≤0.04*S。
3.根据权利要求1所述的玻璃衬底，其中相邻的纹理特征之间的中心-中心节距P小于或等于25mm。
4.根据权利要求1所述的玻璃衬底，其中该玻璃衬底的B侧表面具有平面面积A和接触表面面积C，其中C≤0.5*A。
5.根据权利要求1所述的玻璃衬底，其中该玻璃衬底的B侧表面没有缺陷尺寸大于100 μ m的表面缺陷。
6.一种用于形成玻璃衬底的方法，该方法包括: 熔化玻璃生料以形成熔融玻璃； 将该熔融玻璃形成为具有平坦的A侧表面和与该A侧表面对置的平坦的B侧表面的玻璃衬底，其中在该玻璃衬底凝固到大于IO13泊的粘度之前没有机械接触至少该A侧表面的情况下形成该玻璃衬底，其中在凝固之后该平坦的A侧表面具有小于0.5nm的表面粗糙度Ra1 ； 在向下方向上拉制该玻璃衬底； 当该玻璃衬底处于温度Tl时将多个纹理特征形成到该玻璃衬底的B侧表面中，其中:
6000C ≤ Tl ≤ 12000C ； 该纹理特征从该B侧表面延伸到该玻璃衬底的厚度中，而不延伸穿过该玻璃衬底的厚度； 该多个纹理特征具有峰-谷高度H，使得0.05 μ m ≤H ≤ 3.75 μ m ; 相邻的纹理特征之间的中心-中心节距P在至少一个方向上是至少1.5mm ;且 该B侧表面具有表面粗糙度Ra2，使得比率Ra2 = Ra1大于或等于约1.5。
7.根据权利要求6所述的方法，其中当该玻璃衬底处于温度Tl时该多个纹理特征具有第一尺寸D1，且当该玻璃衬底被冷却到室温时该多个纹理特征具有第二尺寸D2，其中D1>D2。
8.根据权利要求6所述的方法，其中该纹理特征是通过随着该玻璃衬底被在向下方向上拉制选择性地从该玻璃衬底的表面汲取热量来形成的。
9.根据权利要求6所述的方法，其中该多个纹理特征是通过随着该玻璃衬底被在向下方向上拉制时将至少一个压缩气体流引导到该玻璃衬底的B侧表面上来在该玻璃衬底的B侧表面中形成的。
10.根据权利要求6所述的方法，其中该多个纹理特征是通过用纹理辊接触该玻璃衬底的B侧表面来在该玻璃衬底的B侧表面中形成的，其中该纹理辊的接触表面的至少一部分包括与被压印在该B侧表面上的纹理特征对应的多个图案特征。
11.根据权利要求10所述的方法，其中该纹理辊的温度T2被主动地控制，使得T2〈T1。
12.根据权利要求10所述的方法，其中该纹理辊是静止的，且当该玻璃衬底的B侧表面接触该纹理辊的接触表面时，该玻璃衬底的B侧表面与该纹理辊的接触表面相切。
13.根据权利要求10所述的方法，其中该纹理辊是静止的，且该玻璃衬底的B侧表面被引导在该纹理辊的接触表面上，使得该B侧表面与该接触表面具有最大约90°的接触角度。
14.根据权利要求10所述的方法，其中随着该玻璃衬底在向下方向上被用牵引辊拉制，该纹理棍 被主动地旋转。
15.根据权利要求6所述的方法，其中: 该玻璃衬底是通过使该熔融玻璃流过溢流槽的仅一侧来形成的；且 该多个纹理特征是通过随着该玻璃衬底在向下方向上被拉制将该玻璃衬底引导到从该溢流槽的根部延伸的搭接部上来形成的,其中接触该搭接部的该熔融玻璃形成了该玻璃衬底的B侧表面中的纹理特征。
16.根据权利要求15所述的方法，其中该搭接部的接触表面的至少一部分包括与被压印到该B侧表面中的纹理特征对应的多个图案特征。
17.根据权利要求6所述的方法，其中: 该玻璃衬底是通过使该熔融玻璃流过溢流槽的第一侧和该溢流槽的第二侧，使得该熔融玻璃在该溢流槽的根部再汇合来形成的，其中该溢流槽的第二侧包括与被压印到该玻璃衬底的B侧表面中的纹理特征对应的多个图案特征；且 该多个纹理特征随着该熔融玻璃流过该溢流槽的第二侧时被形成在该玻璃衬底的B侧表面中，且该图案特征分裂了经过该溢流槽的第二侧的熔融玻璃流。
18.根据权利要求6所述的方法，其中: 该多个纹理特征是通过如下方式形成在该玻璃衬底的B侧表面中的:将至少一个激光源的光束引导到该玻璃衬底的B侧表面上，使得随着该玻璃衬底在向下方向上被拉制，该至少一个激光源的光束将该多个纹理特征压印到该玻璃衬底的B侧表面中，而不烧蚀来自该玻璃衬底的玻璃。
19.一种用于形成玻璃衬底的方法,该方法包括: 熔化玻璃生料以形成熔融玻璃； 将该熔融玻璃形成为具有平坦的A侧表面和与该A侧表面对置的平坦的B侧表面的玻璃衬底，其中在该玻璃衬底凝固到IO13泊的粘度之前没有机械接触该A侧表面或该B侧表面的情况下形成该玻璃衬底； 在向下方向上拉制该玻璃衬底；以及 当该玻璃衬底处于范围600°C< Tl ( 1200°C中的温度Tl时，将至少一个激光源的光束引导到该玻璃衬底的B侧表面上，使得随着该玻璃衬底在向下方向上被拉制，该至少一个激光源的光束将多个纹理特征压印到该玻璃衬底的B侧表面中，其中该纹理特征从该B侧表面延伸到该玻璃衬底的厚度中，而不延伸穿过该玻璃衬底的厚度。
20.根据权利要求19所述的方法，其中: 该多个纹理特征具有峰-谷高度H，使得0.05 μ m < H < 3.75 μ m ;该平坦的A侧表面具有小于0.5nm的表面粗糙度Ra1 ；该B侧表面具有表面粗糙度Ra2,使得比率Ra2 = Ra1大于或等于约1.5 ;且相邻的纹理特征 之间的中心-中心节距P在至少一个方向上是至少1.5mm。
【文档编号】G02F1/1333GK104024929SQ201280051745
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2012年8月24日 优先权日:2011年8月26日
【发明者】M·S·多宾斯, J·R·利姆, H·C·卢, W·J·沃尔查克, 王力明, R·永尚通 申请人:康宁股份有限公司