TW202108536A - 以濕化學減少玻璃靜電電荷 - Google Patents

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大衛麥可 卡布瑞拉
靜賀
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Abstract

用於處理玻璃基板的方法包括在基板的主表面上施加包含含氟酸以及不含氟酸的溶液。施加溶液可造成玻璃基板的靜電電荷減少。

Description

以濕化學減少玻璃靜電電荷
本申請案主張於2020年4月30日提出申請之美國專利臨時申請案第63/018,065號以及2019年6月10日提出申請之美國專利臨時申請案第62/859,383號為優先權，本案依據此些臨時申請案之內容，該內容全文以引用的方式併入本文中。
本揭示內容大體係關於減少玻璃基板上的靜電電荷，並且更特定言之係關於使用濕化學減少玻璃基板上的靜電電荷。
薄的玻璃基板通常用於平板顯示器(FPD)裝置中，諸如液晶顯示器(LCD)以及有機發光二極體(OLED)顯示器中。用於FPD裝置中的基板大體具有功能性A側表面及非功能性背側或B側表面，在功能性A側表面上製造薄膜電晶體，B側表面與A側表面相反。在FPD裝置的製造期間，玻璃基板的B側表面可能會與各種材料（諸如金屬、陶瓷、聚合材料、及類似物）的輸送及處理用具接觸。基板與該等材料之間的相互作用通常會造成經由摩擦起電效應或接觸起電而帶電。結果，電荷被轉移到玻璃表面並且可累積在基板上。隨著電荷在玻璃基板的表面上累積，玻璃基板的表面電壓也改變。
用於FPD裝置中的玻璃基板的B側表面帶靜電(ESC)可能會使玻璃基板的效能降低及/或損壞玻璃基板。例如，B側表面帶靜電可能會經由介質擊穿或電場感應帶電而對沉積在玻璃基板的A側表面上的薄膜電晶體(TFT)裝置造成閘損壞。此外，玻璃基板的B側表面帶電可能會吸引諸如灰塵或其他微粒狀碎片的顆粒，此可能會損壞玻璃基板或使玻璃基板的表面品質降級。在任何一種情況中，玻璃基板帶靜電可能會使FPD裝置的製造產率降低，從而增加製造過程的整體成本。
進一步地，玻璃基板與處理及/或輸送用具之間的摩擦接觸可能會造成此類用具磨損，從而縮短用具的使用壽命。修理或置換磨損的用具會造成製程停機、降低製造產率、及提高FPD裝置製造過程的整體成本。
因此，存在對玻璃基板處理方法的需求，該玻璃基板處理方法減少電荷的產生並且減少玻璃基板與用於製造FPD裝置的用具之間的摩擦。
本文中所揭示的實施例包括一種用於處理玻璃基板的方法。此方法包括施加包括含氟酸及不含氟酸的水溶液至玻璃基板的主表面。與未暴露於溶液的對照玻璃片樣品相比，施加溶液造成玻璃基板的至少一個主表面具有至少約50%的靜電電荷減少。
將在以下的實施方式中闡述本文中所揭示的實施例的額外特徵及優點，且對於所屬技術領域中具有通常知識者而言部分的特徵及優點將是顯而易見的，或者可藉由實踐本文中所描述的經揭示的實施例而認可部分的特徵及優點，此些實施例包括以下的實施方式、申請專利範圍、及附圖。
要瞭解的是，前述的一般性描述與以下的實施方式皆呈現旨在提供用於瞭解所主張的實施例的性質及特徵的概觀或架構的實施例。附圖被含括以提供進一步的瞭解，且附圖被併入本說明書中並構成本說明書的一部分。圖式說明了本揭示內容的各種實施例，且此些圖式與實施方式一起用以解釋各種實施例的原理及操作。
現在將詳細參照本揭示內容目前較佳的實施例，此些實施例的實例被圖示於附圖中。只要有可能，將在所有圖式中使用相同元件符號來指稱相同的或相似的部分。然而，本揭示內容能以許多不同的形式來體現，而不應將其解釋為本揭示內容只受限於本文中所闡述的實施例。
範圍在本文中可表達為從「約」一個特定數值及/或至「約」另一個特定數值。當表達此類範圍時，另一實施例包括從一個特定數值及/或至另一個特定數值。類似地，例如當藉由使用先行詞「約」將數值表達為近似值時，將瞭解的是，特定數值形成另一個實施例。將進一步瞭解的是，範圍中之各者的端點皆明顯相對於另一個端點且獨立於另一個端點。
本文中所使用的方向用語－例如，上、下、右、左、前、後、頂部、底部，僅是參照繪製的圖式而言，並非旨在用來暗示絕對方向。
除非另有明確地表述，否則不意欲將本文中所闡述的任何方法解釋為需要以特定的順序以及藉由任何設備的特定取向來執行該等步驟。因此，方法請求項實際上未記載該等步驟需遵守一定的順序，或任何設備請求項實際上未記載各別部件的順序或取向，或者在申請專利範圍或實施方式中沒有另外特定表述將該等步驟限制於特定的順序，或沒有記載設備的各個部件的特定順序或取向，因而在任何方面都不意欲推斷一定的順序或取向。此適用於解讀任何可能未表述的基礎，包括：關於步驟布置、操作流程、部件順序、或部件取向的邏輯事項；從語法組織或標點符號得出的一般含意；以及在說明書中所描述的實施例的數量或類型。
除非上下文明確地另作規定，如本文中所用的單數形式的「一(a)」、「一(an)」、及「該(the)」包括複數個指代形式。因此，除非上下文明確地另作規定，例如，所提到的一「部件」包括具有兩個或更多個此類部件的態樣。
如本文中所用的術語「含氟酸」是指包含至少一個氟離子的酸。示例性的含氟酸包括但不限於氫氟酸(HF)、氟化銨(NH4 F)、及二氟化銨(NH4 HF2 )。
本文中所使用的術語「不含氟酸」是指不包含至少一個氟離子的酸。示例性的不含氟酸包括但不限於鹽酸(HCl)、檸檬酸(C6 H8 O7 )、硝酸(HNO3 )、磷酸(H3 PO4 )、硫酸(H2 SO4 )、及過氯酸(HClO4 )。
如本文中所用的術語「溶液中的總氟與自由質子的比率」是指平衡狀態下溶液中氟的總量與溶液中氫離子的量的比率。
如本文中所用的術語「靜電電荷」是指藉由本文中所描述的表面電壓量測技術測定在玻璃基板的主表面（例如，第2圖的162或164）上的實測電荷。
第1圖中所示為示例性的玻璃製造設備10。在一些實例中，玻璃製造設備10可包含玻璃熔化爐12，玻璃熔化爐12可包括熔化容器14。除了熔化容器14之外，玻璃熔化爐12可可選地包括一或更多個額外部件，諸如加熱原料並將原料轉變成熔化玻璃的加熱元件（例如，燃燒器或電極）。在進一步的實例中，玻璃熔化爐12可包括減少來自熔化容器附近的熱損失的熱管理裝置（例如，絕緣部件）。在又進一步的實例中，玻璃熔化爐12可包括促進將原料熔化成玻璃熔化物的電子裝置及/或機電裝置。又進一步地，玻璃熔化爐12可包括支撐結構（例如，支撐底座、支撐構件等）或其他部件。
玻璃熔化容器14通常包含耐火材料，諸如耐火陶瓷材料，例如包含氧化鋁或氧化鋯的耐火陶瓷材料。在一些實例中，玻璃熔化容器14可由耐火陶瓷磚建構。將於下文更詳細地描述玻璃熔化容器14的特定實施例。
在一些實例中，玻璃熔化爐可被併入作為玻璃製造設備的部件以製造玻璃片（例如，連續長度的玻璃帶）。在一些實例中，本揭示內容的玻璃熔化爐可被併入作為玻璃製造設備的部件，此玻璃製造設備包含槽拉設備、浮浴設備、下拉設備（諸如熔融製程）、上拉設備、壓輥設備、管拉設備或將會受益於本文中所揭示的態樣的任何其他玻璃製造設備。藉由舉例的方式，第1圖示意性地將玻璃熔化爐12繪示為用於熔融拉製玻璃帶以供後續處理成個別玻璃片的熔融下拉玻璃製造設備10的部件。
玻璃製造設備10（例如，熔融下拉設備10）可可選地包括上游玻璃製造設備16，上游玻璃製造設備16相對於玻璃熔化容器14定位在上游。在一些實例中，一部分的或整個的上游玻璃製造設備16可被併入作為玻璃熔化爐12的一部分。
如所繪示的實例中所示，上游玻璃製造設備16可包括儲存箱18、原料運送裝置20、及連接到原料運送裝置的馬達22。儲存箱18可經配置以儲存一定量的原料24，而可如箭頭26所指示將原料24供給到玻璃熔化爐12的熔化容器14中。原料24通常包含一或更多種形成玻璃(glass forming)的金屬氧化物以及一或更多種修飾劑。在一些實例中，原料運送裝置20可藉由馬達22供能，使得原料運送裝置20從儲存箱18運送預定量的原料24到熔化容器14。在進一步的實例中，馬達22可向原料運送裝置20供能，以基於從熔化容器14下游所感測的熔化玻璃水平，以受控速率引入原料24。在熔化容器14內的原料24可在之後被加熱以形成熔化玻璃28。
玻璃製造設備10也可可選地包括下游玻璃製造設備30，下游玻璃製造設備30相對於玻璃熔化爐12定位在下游。在一些實例中，一部分的下游玻璃製造設備30可被併入作為玻璃熔化爐12的一部分。在一些實例中，以下論述的第一連接導管32或下游玻璃製造設備30的其他部分可被併入作為玻璃熔化爐12的一部分。下游玻璃製造設備的元件（包括第一連接導管32）可由貴金屬形成。合適的貴金屬包括鉑族金屬，鉑族金屬選自以下金屬所組成的群組：鉑、銥、銠、鋨、釕及鈀或上述之合金。例如，玻璃製造設備的下游部件可由鉑銠合金形成，此鉑銠合金包括從約70重量%至約90重量%的鉑以及約10重量%至約30重量%的銠。然而，其他合適的金屬可包括鉬、鈀、錸、鉭、鈦、鎢以及上述之合金。
下游玻璃製造設備30可包括第一調節（亦即，處理）容器（諸如澄清容器34），此容器位於熔化容器14的下游且藉助於上述的第一連接導管32耦接至熔化容器14。在一些實例中，熔化玻璃28可藉助於第一連接導管32從熔化容器14重力供給至澄清容器34。例如，重力可造成熔化玻璃28從熔化容器14穿過第一連接導管32的內部通道到澄清容器34。然而，應瞭解的是，其他調節容器可定位在熔化容器14的下游，例如在熔化容器14與澄清容器34之間。在一些實施例中，可在熔化容器與澄清容器之間使用調節容器，其中來自主要熔化容器的熔化玻璃被進一步加熱以繼續熔化處理，或在進入澄清容器之前被冷卻至低於熔化容器中之熔化玻璃之溫度的溫度。
可藉由各種技術從澄清容器34內的熔化玻璃28移除氣泡。例如，原料24可包括多價化合物（亦即，澄清劑），諸如氧化錫，當加熱多價化合物時，多價化合物經歷化學還原反應並釋放氧氣。其他合適的澄清劑包括但不限於砷、銻、鐵、及鈰。將澄清容器34加熱到比熔化容器溫度高的溫度，從而加熱熔化玻璃以及澄清劑。由澄清劑的溫度引起的化學還原所產生的氧氣氣泡上升穿過澄清容器內的熔化玻璃，其中熔化爐中所產生的熔化玻璃中的氣體可擴散或聚結到藉由澄清劑所產生的氧氣氣泡中。變大的氣體氣泡可接著上升到澄清容器中的熔化玻璃的自由表面，且之後自澄清容器排出。氧氣氣泡可進一步引起澄清容器中的熔化玻璃的機械性混合。
下游玻璃製造設備30可進一步包括另一調節容器，諸如用於混合熔化玻璃的混合容器36。混合容器36可位於澄清容器34的下游。混合容器36可用以提供均質的玻璃熔化組成物，從而減少可能存在於離開澄清容器的經澄清的熔化玻璃內的化學或熱不均勻性的束縛(cords)。如圖所示，澄清容器34可藉助於第二連接導管38耦接至混合容器36。在一些實例中，熔化玻璃28可藉助於第二連接導管38從澄清容器34重力供給至混合容器36。例如，重力可造成熔化玻璃28從澄清容器34穿過第二連接導管38的內部通道到混合容器36。應注意的是，雖然混合容器36被圖示在澄清容器34的下游，但是混合容器36可定位於澄清容器34的上游。在一些實施例中，下游玻璃製造設備30可包括多個混合容器，例如澄清容器34上游的混合容器以及澄清容器34下游的混合容器。該等多個混合容器可具有相同的設計，或者它們可具有不同的設計。
下游玻璃製造設備30可進一步包括另一調節容器，諸如可位於混合容器36下游的運送容器40。運送容器40可調節要被供給到下游成形裝置中的熔化玻璃28。例如，運送容器40可以作為累積器及/或流量控制器，以藉由出口導管44的方式調節及/或提供一致流量的熔化玻璃28到成形主體42。如圖所示，混合容器36可藉助於第三連接導管46耦接至運送容器40。在一些實例中，熔化玻璃28可藉助於第三連接導管46從混合容器36重力供給至運送容器40。例如，重力可驅動熔化玻璃28從混合容器36穿過第三連接導管46的內部通道到運送容器40。
下游玻璃製造設備30可進一步包括成形設備48，成形設備48包含上述的成形主體42以及入口導管50。出口導管44可經定位以將熔化玻璃28從運送容器40運送到成形設備48的入口導管50。例如，出口導管44可嵌套於入口導管50的內表面內且與入口導管50的內表面間隔開，從而提供經定位在出口導管44的外表面與入口導管50的內表面之間的熔化玻璃的自由表面。在熔融下拉玻璃製造設備中的成形主體42可包含槽52以及匯聚成形表面54，槽52經定位於成形主體的上表面中，匯聚成形表面54沿著成形主體的底部邊緣56在拉製方向上匯聚。經由運送容器40、出口導管44、及入口導管50運送到成形主體槽的熔化玻璃溢出槽的側壁，並且沿著匯聚成形表面54下降為熔化玻璃分離流。熔化玻璃分離流在底部邊緣56下方且沿著底部邊緣56結合以產生單一玻璃帶58，藉由對玻璃帶施加張力（諸如藉由重力、邊緣輥72、及拉取輥82）從底部邊緣56以拉製或流動方向60拉製單一玻璃帶58，以在玻璃冷卻及玻璃的黏度增加時控制玻璃帶的尺寸。因此，玻璃帶58經過黏彈性轉變，並獲得給予玻璃帶58穩定的尺寸特性的機械性質。在一些實施例中，藉由玻璃帶的彈性區域中的玻璃分離設備100，可將玻璃帶58分離成個別玻璃片62。機器人64可接著使用夾持工具65將個別玻璃片62轉移到輸送帶系統，於是個別玻璃片可被進一步處理。
第2圖圖示玻璃物件的透視圖，且特別地，玻璃片62具有第一主表面162、第二主表面164、及邊緣表面166，第二主表面164在大體平行於第一主表面162的方向上延伸（在玻璃片62的第一主表面的相反側上），邊緣表面166在第一主表面162與第二主表面164之間延伸並在大體垂直於第一主表面162與第二主表面164的方向上延伸。
本文中所揭示的實施例包括藉由將包含含氟酸及不含氟酸的溶液施加到玻璃片來處理玻璃片（諸如玻璃基板）的方法。
在某些示例性實施例中，含氟酸的體積莫耳濃度為小於或等於約1（小於或等於約1M），諸如範圍從約0.01至約1的體積莫耳濃度（約0.01M至約1M），並且不含氟酸的體積莫耳濃度為大於或等於約1（大於或等於約1M），諸如範圍從約1至12的體積莫耳濃度（約1M至約12M）。
在某些示例性實施例中，溶液是水溶液，並且含氟酸的體積莫耳濃度為小於或等於約1（小於或等於約1M），諸如範圍從約0.01至約1的體積莫耳濃度（約0.01M至約1M），並且進一步諸如從約0.05至約0.5（約0.05M至約0.5M），並且不含氟酸的體積莫耳濃度為至少約0.1（大於或等於約0.1M），諸如範圍從約0.1至約6的體積莫耳濃度（約0.1M至約6M），並且進一步諸如從約0.5至約3（約0.5M至約3M）。
在某些示例性實施例中，溶液是水溶液且含氟酸的體積莫耳濃度為小於或等於約0.1（小於或等於約0.1M），諸如範圍從約0.01至約0.1的體積莫耳濃度（約0.01M至約0.1M），並且進一步諸如從約0.03至約0.07（約0.03M至約0.07M），以及不含氟酸的體積莫耳濃度為至少約1（大於或等於約1M），諸如範圍從約1至約12的體積莫耳濃度（約1M至約12M），並且進一步諸如從約1.5至約6（約1.5M至約6M），並且又進一步諸如從約2至約4（約2M至約4M）。
在某些示例性的實施例中，溶液是水溶液且含氟酸包括一或更多種選自氫氟酸(HF)、氟化銨(NH4 F)、或二氟化銨(NH4 HF2 )的酸。在一些示例性的實施例中，不含氟酸包括一或更多種選自鹽酸(HCl)、檸檬酸(C6 H8 O7 )、硝酸(HNO3 )、磷酸(H3 PO4 )、硫酸(H2 SO4 )、或過氯酸(HClO4 )的酸。
在某些示例性實施例中，溶液是水溶液，並且含氟酸包括氫氟酸(HF)，並且不含氟酸包含鹽酸(HCl)。在某些示例性實施例中，氫氟酸(HF)的體積莫耳濃度為小於或等於約0.1（小於或等於約0.1M），諸如範圍從約0.01至約0.1的體積莫耳濃度（約0.01M至約0.1M），並且進一步諸如從約0.03至約0.07（約0.03M至約0.07M），並且鹽酸(HCl)的體積莫耳濃度為大於或等於約1（大於或等於約1M），諸如範圍從約1至約12的體積莫耳濃度（約1M至約12M），並且進一步諸如從約1.5至約6（約1.5M至約6M），並且又進一步諸如從約2至約4（約2M至約4M）。
在某些示例性實施例中，溶液是水溶液，並且含氟酸包括二氟化銨(NH4 HF2 )，並且不含氟酸包括檸檬酸(C6 H8 O7 )。在某些示例性實施例中，二氟化銨(NH4 HF2 )的體積莫耳濃度為小於或等於約0.105M，諸如範圍從約0.01M至約0.105M的體積莫耳濃度，並且檸檬酸(C6 H8 O7 )的體積莫耳濃度為大於或等於約0.1M，諸如範圍從約0.1M至約1.8M的體積莫耳濃度。
在某些示例性實施例中，溶液是水溶液，並且含氟酸包括二氟化銨(NH4 HF2 )，並且不含氟酸包括鹽酸(HCl)。在某些示例性實施例中，二氟化銨(NH4 HF2 )的體積莫耳濃度為小於或等於約0.92M，諸如範圍從約0.92M至約0.05M的體積莫耳濃度，並且鹽酸(HCl)的體積莫耳濃度為大於或等於約0.1M，諸如範圍從約0.1M至約3M的體積莫耳濃度。
在某些示例性實施例中，溶液是水溶液，並且含氟酸包括氫氟酸(HF)，並且不含氟酸包括檸檬酸(C6 H8 O7 )。在某些示例性實施例中，氫氟酸(HF)的體積莫耳濃度為小於或等於約0.1M，諸如範圍從約0.01M至約0.1M的體積莫耳濃度，並且檸檬酸(C6 H8 O7 )的體積莫耳濃度為大於或等於約0.1M，諸如範圍從約0.1M至約3M的體積莫耳濃度。
可以藉由所屬技術領域中具有通常知識者所知的任何方法（諸如浸漬、噴塗、輥塗、或刷塗）將溶液施加到玻璃片（諸如玻璃基板）。可以將溶液施加到玻璃片的一個或兩個主表面。在某些示例性實施例中，只在玻璃片的一個主表面（例如，B側）施加溶液。
在某些示例性實施例中，將溶液施加到玻璃片（諸如玻璃基板）達少於約2分鐘的時間，諸如範圍從約20秒至約100秒的時間，並且進一步諸如範圍從約40秒至約80秒的時間。
在某些示例性實施例中，將溶液以至少約30℃的溶液溫度（諸如從約30℃至約80℃，並且進一步諸如從約35℃至約70℃，並且又進一步諸如從約40℃至約60℃）施加到玻璃片（諸如玻璃基板）。
本文中所揭示的實施例可與各種玻璃組成物一起使用。例如，此類組成物可包括玻璃組成物（諸如無鹼玻璃組成物），此玻璃組成物包含58-65重量百分比（重量%）的SiO2 、14-20重量%的Al2 O3 、8-12重量%的B2 O3 、1-3重量%的MgO、5-10重量%的CaO、及0.5-2重量%的SrO。此類組成物也可包括玻璃組成物（諸如無鹼玻璃組成物），此玻璃組成物包含58-65重量%的SiO2 、16-22重量%的Al2 O3 、1-5重量%的B2 O3 、1-4重量%的MgO、2-6重量%的CaO、1-4重量%的SrO、及5-10重量%的BaO。此類組成物可進一步包括玻璃組成物（諸如無鹼玻璃組成物），此玻璃組成物包含57-61重量%的SiO2 、17-21重量%的Al2 O3 、5-8重量%的B2 O3 、1-5重量%的MgO、3-9重量%的CaO、0-6重量%的SrO、及0-7重量%的BaO。此類組成物可額外地包括玻璃組成物（諸如含鹼金屬玻璃的組成物），此玻璃組成物包含55-72重量%的SiO2 、12-24重量%的Al2 O3 、10-18重量%的Na2 O、0-10重量%的B2 O3 、0-5重量%的K2 O、0-5重量%的MgO、及0-5重量%的CaO，在一些實施例中，此玻璃組成物也可包括1-5重量%的K2 O及1-5重量%的MgO。
在某些示例性實施例中，將溶液施加到玻璃片可造成玻璃片的至少一側（例如，B側）使用原子力顯微鏡(AFM)以10×10微米為掃描尺寸的表面粗糙度(Ra)為從約0.2奈米至約0.8奈米，諸如從約0.25奈米至約0.7奈米，並且進一步諸如從約0.3奈米至約0.6奈米。
在某些示例性實施例中，當將溶液施加到玻璃片時，溶液以低於每分鐘約0.15微米的蝕刻速率（諸如低於每分鐘約0.10微米，並且進一步諸如低於每分鐘約0.05微米，諸如從每分鐘約0.01微米至每分鐘約0.15微米，並且進一步諸如從每分鐘約0.02微米至每分鐘約0.10微米）蝕刻玻璃。
在某些示例性實施例中，將溶液施加到玻璃片可造成玻璃片的至少一側（例如，B側）的靜電電荷減少。例如，與未經暴露於溶液的對照玻璃片樣品相比，將溶液施加到玻璃片可造成玻璃片的至少一側（例如，B側）具有藉由本文中所描述的表面電壓量測技術所測定的至少約50%的靜電電荷減少，諸如至少約55%，並且進一步諸如至少約60%，並且又進一步諸如至少約65%，諸如從約50%至約80%的靜電電荷減少（包括從約55%至約75%）。
在某些示例性實施例中，將溶液施加到玻璃片可造成玻璃片的至少一側（例如，B側）具有表面組成物的變化。例如，將溶液施加到包含SiO2 、及Al2 O3 、B2 O3 、MgO、CaO、BaO、及/或SrO的玻璃組成物，可造成在玻璃片的至少一側（例如，B側）的表面上的Al2 O3 /SiO2 、B2 O3 /SiO2 、MgO/SiO2 、CaO/SiO2 、SrO/SiO2 、及/或BaO/SiO2 中的至少一者的濃度比率，小於在玻璃片的未經施加溶液的至少一側（例如，B側）的表面上的Al2 O3 /SiO2 、B2 O3 /SiO2 、MgO/SiO2 、CaO/SiO2 、SrO/SiO2 、及/或BaO/SiO2 中的至少一者的濃度比率。
將溶液施加到包含SiO2 、及Al2 O3 、B2 O3 、MgO、CaO、BaO、及/或SrO的玻璃組成物，可造成在玻璃片的至少一側（例如，B側）的表面上的Al2 O3 /SiO2 、B2 O3 /SiO2 、MgO/SiO2 、CaO/SiO2 、SrO/SiO2 、及/或BaO/SiO2 中的至少一者的濃度比率，小於在玻璃片的已用包含0.35體積莫耳(0.35M)的NaF及1體積莫耳(1M)的H3 PO4 的比較水溶液處理的至少一側（例如，B側）的表面上的Al2 O3 /SiO2 、B2 O3 /SiO2 、MgO/SiO2 、CaO/SiO2 、SrO/SiO2 、及/或BaO/SiO2 中的至少一者的濃度比率。
表面電壓量測技術
藉由以下的表面電壓量測技術測定玻璃基板的主表面上的電壓。將四吋乘四吋（10.2公分×10.2公分）的經處理及對照（未經處理）的Corning® Lotus™ NXT玻璃樣品降至真空卡盤上並升離真空卡盤，此真空卡盤(vacuum chuck)具有圓形絕緣的Dupont™ Vespel®銷。真空卡盤由具有絕緣的陽極氧化塗層的鋁製成，並且具有方形周邊的真空通道以及較小的方形內部的真空通道，其實例在WO2018/217624中說明及描述，所述專利案的全部揭示內容以引用方式併入本文中。當玻璃與真空卡盤接觸時所達到的真空度為大約-83千帕(kPa)。當玻璃與卡盤接觸並分離時，在玻璃上會產生電荷。當玻璃被拉到卡盤，在真空通道邊緣附近變形，並且摩擦到邊緣時，藉由摩擦起電也會產生電荷。當玻璃以每秒約10毫米的舉升銷速度升離真空卡盤時，玻璃電壓量測感測器在舉升銷移動期間以10毫米的距離追蹤玻璃。來自玻璃上的電荷的電場被感測器解釋為電壓。在將玻璃降至真空卡盤上之前，使用電離來移除玻璃上的電荷。對每個玻璃樣品要經受的每個條件進行三至六個舉升循環。
實例
將參照以下的非限制性實例進一步描述本文中所揭示的實施例。
實例1：
將Corning® Lotus™ NXT玻璃樣品浸漬於三種不同的包含氫氟酸(HF)以及鹽酸（HCl）的水溶液中，每種溶液分別具有以下濃度的HF及HCl：約0.01體積莫耳的HF以及約3體積莫耳的HCl（約0.01M的HF以及約3M的HCl）、約0.05體積莫耳的HF以及約3體積莫耳的HCl（約0.05M的HF以及約3M的HCl）、及約0.10體積莫耳的HF以及約3體積莫耳的HCl（約0.10M的HF以及約3M的HCl）。也將Corning® Lotus™ NXT玻璃樣品暴露於包含約0.35體積莫耳的NaF以及約1體積莫耳的H3 PO4 （約0.35M的NaF以及約1M的H3 PO4 ）的水溶液。將每個樣品暴露於各自的溶液達約80秒的時間以及約40℃的溶液溫度。將該等樣品與未經處理的對照樣品進行比較。
對於每個樣品，使用上述的表面電壓量測技術評估玻璃表面的靜電電荷減少，其結果在第3圖中圖示，其中針對每個條件測試三個樣品的平均值，每個樣品三個舉升循環。與未經處理的對照樣品相比，觀察到用約0.35體積莫耳的NaF以及約1體積莫耳的H3 PO4 處理的樣品具有約30%的靜電電荷減少。與未經處理的對照樣品相比，觀察到用約0.01體積莫耳的HF以及約3體積莫耳的HCl處理的樣品具有約14%的靜電電荷減少。與未經處理的對照樣品相比，觀察到用約0.05體積莫耳的HF以及約3體積莫耳的HCl處理的樣品具有約50%的靜電電荷減少。與未經處理的對照樣品相比，觀察到用約0.10體積莫耳的HF以及約3體積莫耳的HCl處理的樣品具有約54%的靜電電荷減少。
對於每個樣品，使用原子力顯微鏡(AFM)以10 × 10微米為掃描尺寸評估玻璃表面粗糙度(Ra)，其結果在第4圖中圖示。觀察到用約0.35體積莫耳的NaF以及約1體積莫耳的H3 PO4 處理的樣品的表面粗糙度(Ra)為約0.564奈米。觀察到用約0.01體積莫耳的HF以及約3體積莫耳的HCl處理的樣品的表面粗糙度(Ra)為約0.529奈米。觀察到用約0.05體積莫耳的HF以及約3體積莫耳的HCl處理的樣品的表面粗糙度(Ra)為約0.580奈米。觀察到用約0.10體積莫耳的HF以及約3體積莫耳的HCl處理的樣品的表面粗糙度(Ra)為約0.631奈米。相比之下，未經處理的對照樣品的表面粗糙度(Ra)為約0.2奈米。
蝕刻速率也隨樣品而改變，其結果在第4圖中圖示。觀察到用約0.35體積莫耳的NaF以及約1體積莫耳的H3 PO4 處理的樣品的蝕刻速率為每分鐘約0.19微米。觀察到用約0.01體積莫耳的HF以及約3體積莫耳的HCl處理的樣品的蝕刻速率為每分鐘約0.02微米。觀察到用約0.05體積莫耳的HF以及約3體積莫耳的HCl處理的樣品的蝕刻速率為每分鐘約0.05微米。觀察到用約0.10體積莫耳的HF以及約3體積莫耳的HCl處理的樣品的蝕刻速率為每分鐘約0.11微米。
表面組成物也隨樣品而改變。例如，藉由飛行時間二次離子質譜儀(TOF-SIMS)量測，顯示與用0.35體積莫耳的NaF及約1體積莫耳的H3 PO4 處理的樣品或未經處理的對照樣品相比，一些用包含HF及HCl的溶液處理的樣品具有較低的Al2 O3 、B2 O3 、MgO、CaO、BaO、及/或SrO中的至少一者的相對表面濃度、及/或較低的Al2 O3 /SiO2 、B2 O3 /SiO2 、MgO/SiO2 、CaO/SiO2 、SrO/SiO2 、及/或BaO/SiO2 中的至少一者的相對比率。
實例2：
將具有約100平方毫米的主表面面積及約0.4毫米的厚度的Corning® Lotus™ NXT玻璃樣品在2%的Parker 225x洗滌劑浴中於約50℃預洗達約10分鐘。然後將樣品浸漬於如表1中所列出的包含含氟酸及不含氟酸的水溶液中。將每個樣品暴露於各自的溶液達約80秒的時間以及約40℃的溶液溫度。對於每個樣品，使用上述的表面電壓量測技術評估（與未經處理的參考樣品相比的）玻璃表面的靜電電荷減少，其結果在表1中顯示。此外，使用原子力顯微鏡(AFM)以10×10微米為掃描尺寸評估一些經選定的樣品的玻璃表面粗糙度(Ra)，其結果在表1中顯示。
表1
配方 [H] (M) [F] (M) 總氟/ 自由質子的比率 表面 粗糙度(Ra) 舉升測試改良 (%)
C6 H8 O7 + NH4 HF2 0.9 0.01 0.76 - 46.73
C6 H8 O7 + NH4 HF2 0.9 0.025 2.13 - 52.88
C6 H8 O7 + NH4 HF2 1.8 0.04 2.59 - 75.25
C6 H8 O7 + NH4 HF2 0.5 0.025 3.17 - 53.03
C6 H8 O7 + NH4 HF2 0.9 0.05 5.85 - 53.14
C6 H8 O7 + NH4 HF2 0.5 0.05 9.17 - 47.35
C6 H8 O7 + NH4 HF2 0.1 0.025 9.47 - 52.15
C6 H8 O7 + NH4 HF2 1.8 0.105 9.84 - 75.83
C6 H8 O7 + NH4 HF2 0.1 0.05 29.25 - 43.87
C6 H8 O7 + HF 1.8 0.015 0.32 - 69.87
C6 H8 O7 + HF 0.9 0.025 0.75 - 57.86
C6 H8 O7 + HF 0.5 0.025 0.99 - 58.44
C6 H8 O7 + HF 0.9 0.05 1.60 - 59.83
C6 H8 O7 + HF 0.1 0.025 1.89 - 58.51
C6 H8 O7 + HF 0.5 0.05 2.15 - 60.92
C6 H8 O7 + HF 0.13 0.03 2.53 - 70.50
C6 H8 O7 + HF 1 0.09 2.65 - 70.43
C6 H8 O7 + HF 0.1 0.05 4.32 - 59.40
C6 H8 O7 + HF 1 0.48 9.71 - 71.02
C6 H8 O7 + HF 0.13 0.2 9.78 - 68.76
HCl + NH4 HF2 3 0.05 0.03 - 76.85
HCl + NH4 HF2 2 0.1 0.11 - 78.16
HCl + NH4 HF2 1.6 0.2 0.29 - 77.14
HCl + NH4 HF2 0.1 0.06 2.68 - 76.30
HCl + NH4 HF2 1 0.6 2.78 - 75.71
HCl + NH4 HF2 0.1 0.1 10.40 - 75.81
HCl + HF 5 0.05 0.01 0.38 63.78
HCl + HF 5 0.1 0.02 0.43 65.11
HCl + HF 5 0.2 0.04 - 70.73
HCl + HF 1 0.05 0.05 0.29 62.76
HCl + HF 5 0.3 0.06 - 66.28
HCl + HF 5 0.4 0.08 - 68.24
HCl + HF 1 0.1 0.10 0.39 64.63
HCl + HF 5 0.5 0.10 - 69.45
HCl + HF 1 0.2 0.20 0.45 65.02
HCl + HF 1 0.3 0.30 0.48 65.36
HCl + HF 1 0.4 0.40 0.50 65.04
HCl + HF 0.1 0.05 0.50 0.22 58.95
HCl + HF 1 0.5 0.50 0.51 64.38
HCl + HF 0.1 0.1 0.98 0.29 59.18
HCl + HF 0.1 0.2 1.90 0.38 59.57
HCl + HF 0.1 0.3 2.75 0.44 58.81
HCl + HF 0.1 0.4 3.52 0.46 65.21
HCl + HF 0.01 0.05 3.65 0.25 61.68
HCl + HF 0.1 0.5 4.22 0.46 64.66
HCl + HF 0.01 0.1 5.85 0.28 59.04
HCl + HF 0.01 0.2 8.43 0.34 59.03
HCl + HF 0.01 0.3 9.91 0.34 60.21
HCl + HF 0.01 0.4 10.80 0.35 58.71
HCl + HF 0.01 0.5 11.50 0.35 57.07
申請人已發現，當將包含一或更多種的含氟酸（諸如氫氟酸(HF)及/或二氟化銨(NH4 HF2 )）以及一或更多種的不含氟酸（諸如鹽酸(HCl)及/或檸檬酸(C6 H8 O7 )）的溶液，以使得溶液中的總氟與自由質子的比率在指定範圍內的濃度及/或量施加到玻璃基板的主表面時，與未經暴露於溶液的對照玻璃片樣品相比有改良的主表面靜電電荷減少。例如，當將包含一或更多種的含氟酸以及一或更多種的不含氟酸的溶液施加到玻璃基板的主表面，使得溶液中總氟與自由質子的比率範圍為從約0.03至約0.1時，與未經暴露於溶液的對照玻璃片樣品相比，施加溶液可造成主表面具有至少約60%的靜電電荷減少（諸如從約60%至約80%）。此外，當將包含一或更多種的含氟酸以及一或更多種的不含氟酸的溶液施加到玻璃基板的主表面，使得溶液中的總氟與自由質子的比率範圍為從約0.1至約10時，與未經暴露於溶液的對照玻璃片樣品相比，施加溶液可造成主表面具有至少約50%的靜電電荷減少（諸如從約50%至約80%）。
本文中所揭示的實施例可造成玻璃基板的表面電壓大幅減少，而可減少對沉積在玻璃基板的A側表面上的TFT裝置的閘損壞，減少玻璃基板的B側表面上的顆粒及碎片，增加FPD裝置的製造產率，以及增加玻璃基板處理及/或輸送用具的使用壽命。
儘管已參照熔融下拉製程來描述上述實施例，要瞭解的是，此類實施例也可適用於其他形成玻璃的製程，諸如浮式製程、槽拉製程、上拉製程、管拉製程、及壓輥製程。
對於所屬技術領域中具有通常知識者而言顯而易見的是，在不偏離本揭示內容的精神和範疇下，可以對本揭示內容的實施例進行各種修改及變化。因此，本揭示內容旨在涵蓋此類的修改及變化，只要它們落入所附申請專利範圍及其均等物的範圍內。
10:玻璃製造設備/熔融下拉玻璃製造設備/熔融下拉設備 12:玻璃熔化爐 14:熔化容器/玻璃熔化容器 16:上游玻璃製造設備 18:儲存箱 20:原料運送裝置 22:馬達 24:原料 26:箭頭 28:熔化玻璃 30:下游玻璃製造設備 32:第一連接導管 34:澄清容器 36:混合容器 38:第二連接導管 40:運送容器 42:成形主體 44:出口導管 46:第三連接導管 48:成形設備 50:入口導管 52:槽 54:匯聚成形表面 56:底部邊緣 58:單一玻璃帶/玻璃帶 60:拉製或流動方向 62:玻璃片 64:機器人 65:夾持工具 72:邊緣輥 82:拉取輥 100:玻璃分離設備 162:第一主表面 164:第二主表面 166:邊緣表面
第1圖是示例性的熔融下拉玻璃製造設備與製程的示意圖；
第2圖是玻璃片的透視圖；
第3圖是圖示玻璃表面用各種化學物處理之後的舉升測試結果的圖表；以及
第4圖是圖示玻璃表面用各種化學物處理之後的蝕刻速率、表面粗糙度、及副產物量的圖表。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

Claims (18)

  1. 一種用於處理一玻璃基板的方法，包括以下步驟： 施加一水溶液至該玻璃基板的一主表面，該水溶液包含一含氟酸及一不含氟酸， 其中與未暴露於該溶液的一對照玻璃片樣品相比，施加該溶液造成該玻璃基板的至少一主表面具有至少約50%的靜電電荷減少。
  2. 如請求項1所述之方法，其中該溶液中的總氟與自由質子的比率範圍為從約0.03至約0.1。
  3. 如請求項1所述之方法，其中該溶液中的總氟與自由質子的比率範圍為從約0.1至約10。
  4. 如請求項1所述之方法，其中該含氟酸的體積莫耳濃度為小於或等於約1，並且該不含氟酸的體積莫耳濃度為大於或等於約1。
  5. 如請求項1所述之方法，其中該含氟酸的體積莫耳濃度範圍為從約0.01至約1，並且該不含氟酸的體積莫耳濃度範圍為從約1至約12。
  6. 如請求項1所述之方法，其中該含氟酸包括氫氟酸(HF)或二氟化銨(NH4 HF2 )中的至少一者，並且該不含氟酸包括鹽酸(HCl)或檸檬酸(C6 H8 O7 )中的至少一者。
  7. 如請求項1所述之方法，其中施加該溶液達範圍從約20秒至約100秒的時間。
  8. 如請求項1所述之方法，其中以範圍從約30℃至約80℃的溫度施加該溶液。
  9. 如請求項1所述之方法，其中施加該溶液造成該玻璃基板的至少一主表面藉由使用原子力顯微鏡(AFM)量測的表面粗糙度(Ra)為從約0.2奈米至約0.8奈米。
  10. 如請求項2所述之方法，其中與未暴露於該溶液的一對照玻璃片樣品相比，施加該溶液造成該玻璃基板的至少一主表面具有至少約60%的靜電電荷減少。
  11. 如請求項1所述之方法，其中施加該溶液造成以從每分鐘約0.01微米至每分鐘約0.15微米的速率蝕刻該玻璃基板的至少一主表面。
  12. 如請求項1所述之方法，其中該玻璃基板包含SiO2 、及Al2 O3 、B2 O3 、MgO、CaO、BaO、及/或SrO，並且施加該溶液造成該玻璃基板的至少一主表面具有一表面組成物，其中Al2 O3 /SiO2 、B2 O3 /SiO2 、MgO/SiO2 、CaO/SiO2 、SrO/SiO2 、及/或BaO/SiO2 中的至少一者的表面濃度比率小於在該玻璃基板的未施加該溶液的表面上的Al2 O3 /SiO2 、B2 O3 /SiO2 、MgO/SiO2 、CaO/SiO2 、SrO/SiO2 、及/或BaO/SiO2 中的至少一者的表面濃度比率。
  13. 如請求項1所述之方法，其中該玻璃基板包含一無鹼玻璃組成物，該無鹼玻璃組成物包含58-65重量%的SiO2 、14-20重量%的Al2 O3 、8-12重量%的B2 O3 、1-3重量%的MgO、5-10重量%的CaO、及0.5-2重量%的SrO。
  14. 如請求項1所述之方法，其中該玻璃基板包含一無鹼玻璃組成物，該無鹼玻璃組成物包含58-65重量%的SiO2 、16-22重量%的Al2 O3 、1-5重量%的B2 O3 、1-4重量%的MgO、2-6重量%的CaO、1-4重量%的SrO、及5-10重量%的BaO。
  15. 如請求項1所述之方法，其中該玻璃基板包含一無鹼玻璃組成物，該無鹼玻璃組成物包含57-61重量%的SiO2 、17-21重量%的Al2 O3 、5-8重量%的B2 O3 、1-5重量%的MgO、3-9重量%的CaO、0-6重量%的SrO、及0-7重量%的BaO。
  16. 如請求項1所述之方法，其中該玻璃基板包含一玻璃組成物，該玻璃組成物包含55-72重量%的SiO2 、12-24重量%的Al2 O3 、10-18重量%的Na2 O、0-10重量%的B2 O3 、0-5重量%的K2 O、0-5重量%的MgO、及0-5重量%的CaO、1-5重量%的K2 O、及1-5重量%的MgO。
  17. 一種藉由請求項1所述之方法處理之玻璃基板。
  18. 一種電子裝置，包含請求項17所述之玻璃基板。
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