一種無堿液晶基板玻璃的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種無堿液晶基板玻璃，由以下組分按重量百分比組成：SiO256～68%，Al2O312～20%，B2O38～12%，CaO6～10%，MgO0～2.0%，SrO0～1.5%，SnO20.15～0.25%，TiO20～0.5%，ZnO0～1.5%，CeO20～0.05%。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：首先，熱膨脹系數(shù)低，應(yīng)變點(diǎn)高，可以有效防止基板玻璃在生產(chǎn)過程中的炸裂、收縮、變形和翹曲；第二，玻璃密度低，可以有效減輕顯示器的重量，便于向大型化發(fā)展；第三，楊氏彈性模量高于70GPa，機(jī)械強(qiáng)度高，有利于向薄型化發(fā)展；第四，化學(xué)穩(wěn)定性好，有利于保證蝕刻質(zhì)量；第五，玻璃化學(xué)組成中不含重金屬BaO、As2O3、鹵素Cl等有害物質(zhì)，不會(huì)對(duì)環(huán)境和人身健康產(chǎn)生影響。
【專利說明】一種無堿液晶基板玻璃
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及玻璃制造【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種無堿液晶基板玻璃。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著平板顯示技術(shù)的不斷發(fā)展，液晶電視向著大型化、輕薄化的方向發(fā)展，對(duì)其上游原材料一液晶基板玻璃也提出了更高的要求，不僅要求其化學(xué)組成不能含堿金屬氧化物(即無堿)，而且要求具有優(yōu)異的物理和化學(xué)性能，如較低的熱膨脹系數(shù)，較高的應(yīng)變點(diǎn)，較低的密度，較好的機(jī)械性能，較好的耐化學(xué)侵蝕能力，以滿足其復(fù)雜的生產(chǎn)工藝的要求及大型化、輕薄化的要求，最后，生產(chǎn)的產(chǎn)品應(yīng)該是環(huán)境友好型的，即要求不含有對(duì)環(huán)境和人身健康有害的物質(zhì)。[0003]如果液晶基板玻璃中含有堿金屬氧化物，則玻璃表面的堿金屬離子在基板加熱生產(chǎn)過程中會(huì)滲透到基板表面的半導(dǎo)體和電路中，影響半導(dǎo)體的性能，使電路短路，從而影響液晶基板的質(zhì)量。
[0004]液晶基板玻璃在面板生產(chǎn)過程中要經(jīng)受多次熱處理和蝕刻，因此要求基板玻璃具有較低的熱膨脹系數(shù)，較高的應(yīng)變點(diǎn)，較低的密度，較好的耐化學(xué)侵蝕能力，以避免基板玻璃在生產(chǎn)過程中變形、破碎、蝕刻損壞。顯示器向薄型化發(fā)展要求基板玻璃具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，向輕型化、大型化發(fā)展要求基板玻璃具有較低的密度，以減輕顯示器的重量，方便搬運(yùn)且可以減少運(yùn)輸成本。
[0005]液晶基板玻璃中如果含有BaO等重金屬，不僅會(huì)使玻璃的密度上升，而且會(huì)對(duì)環(huán)境造成影響；玻璃中含有As2O3、鹵素等有害物質(zhì),不僅會(huì)對(duì)環(huán)境造成影響,而且會(huì)對(duì)人身健康造成傷害。
[0006]美國專利US5116787公開的無堿玻璃的熱膨脹系數(shù)過高,無法與半導(dǎo)體娃的熱膨脹系數(shù)匹配；美國專利US4824808公開的無堿玻璃組成，其熔化粘度較高，應(yīng)變點(diǎn)較低；中國專利申請?zhí)?00410045636.4公開了一種用于平板顯示器的玻璃，其中不僅含有重金屬BaO，而且含有有害物質(zhì)As2O3 ;美國專利US5374595所描述的用于平板顯示器的玻璃含有重金屬BaO ;美國專利US6319867B1在其所列配方中含有有害物質(zhì)As2O3和Sb2O3 ;中國專利申請?zhí)?00680029757.7公開了一種高應(yīng)變點(diǎn)玻璃，雖然玻璃的應(yīng)變點(diǎn)較高，但含有大量的稀土 La2O3，不僅會(huì)增加玻璃的密度，而且因稀土價(jià)格高，從而使生產(chǎn)成本上升；中國專利申請?zhí)?00710142291.8公開了一種無堿玻璃基板的制造方法，其中含有BaO和Sb2O3 ;美國專利US20090143214A1中所描述的液晶基板玻璃中不僅含有堿金屬Li20、Na20、K20，而且含有有害物質(zhì)Ba0、As203、Sb203等沖國專利申請?zhí)?00710054548.4公開了一種TFT基板玻璃，其中含有Zr02、La203、V2O5, ZrO2不僅會(huì)增加玻璃的密度，而且會(huì)使玻璃析晶，V2O5易加劇玻璃液的耐火材料的侵蝕而產(chǎn)生結(jié)石；中國專利申請?zhí)?00910074313.0公開了一種TFT-1XD玻璃基板及其化合物組成，其中含有鹵素Cl，對(duì)環(huán)境和人身健康均有害。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種無堿液晶基板玻璃。
[0008]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種無堿液晶基板玻璃，由以下組分按重量百分比組成:Si0256~68%，A120312~20%，B2038~12%，Ca06~10%，Mg00~2.0%, SrOO ~1.5%, SnO20.15 ~0.25%, TiO2O ~0.5%, ZnOO ~1.5%, CeO2O ~0.05%。
[0009]在本發(fā)明中，SiO2作為玻璃網(wǎng)絡(luò)形成體，是玻璃的骨架，含量為56%~68%，如果SiO2含量太低，則玻璃的熱膨脹系數(shù)太高、密度大、應(yīng)變點(diǎn)低、機(jī)械強(qiáng)度低、化學(xué)穩(wěn)定性差，如果SiO2含量太高，則玻璃液粘度高，熔化澄清困難，不利于正常工藝生產(chǎn)。
[0010]B2O3也是一種玻璃網(wǎng)絡(luò)形成體，含量為8%~12%，如果B2O3含量太低，則玻璃的熱膨脹系數(shù)會(huì)太高，高溫粘度太高，熔化困難，如果B2O3含量太高，則玻璃易分相析晶，不利于正常工藝生產(chǎn)。
[0011 ] Al2O3作為玻璃網(wǎng)絡(luò)中間體氧化物，既可以以【A104】四面體進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)，也可以以【A106】A面體存在于網(wǎng)絡(luò)外面，含量為12%~20%，如果Al2O3含量太低，則玻璃的機(jī)械強(qiáng)度低、應(yīng)變點(diǎn)低、化學(xué)穩(wěn)定性差，如果Al2O3含量太高，則玻璃粘度大，難熔化，且容易析晶，不利于正常工藝生產(chǎn)。
[0012]CaO作為玻璃網(wǎng)絡(luò)外體氧化物，有利于提高玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性，降低玻璃的高溫粘度，增加低溫粘度，可以高溫下助熔，低溫下調(diào)節(jié)成型速度，含量為6%~10%，如果CaO含量太低，則玻璃的高溫粘度大，難熔化，如果CaO含量太高，則玻璃料性太短，且容易析晶，不利于成型生產(chǎn)。
[0013]MgO作為玻璃網(wǎng)絡(luò)中間體氧化物，用于調(diào)節(jié)玻璃的熔化和成型性能，含量為0%~
2.0%，以MgO取代部分CaO可以降低析晶傾向，如果MgO含量太高，則玻璃容易析晶，不利于成型生產(chǎn)。
[0014]SrO作為玻璃網(wǎng)絡(luò)外體氧化物，有利于提高玻璃吸收射線的能力，改善熔化和成型，防止析晶，含量為0%~1.5%，如果SrO含量太高，則玻璃應(yīng)變點(diǎn)會(huì)降低、密度會(huì)增加，不利于基板的輕量化。
[0015]SnO2作為玻璃網(wǎng)絡(luò)外體氧化物，主要起澄清劑的作用，含量為0.15%~0.25%，如果SnO2含量太低，則玻璃澄清效果不好，氣泡不良多，如果SnO2含量太高，則SnO2容易析晶，產(chǎn)生SnO2析晶結(jié)石。
[0016]ZnO作為玻璃網(wǎng)絡(luò)中間體氧化物，合適的量可以提高玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性和折射率，降低玻璃的密度，含量為0%~1.5%，如果ZnO含量太高，則玻璃密度會(huì)增加，析晶傾向增加。
[0017]TiO2作為玻璃網(wǎng)絡(luò)外體氧化物，有利于降低玻璃的熱膨脹系數(shù)，提高玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性和折射率，改善熔化和成型，含量為0%~0.5%，如果TiO2含量太高，則玻璃顏色會(huì)發(fā)黃，降低玻璃的透光率。
[0018]CeO2作為玻璃網(wǎng)絡(luò)外體氧化物，是一種氧化劑和澄清劑，作為氧化劑可以使著色能力強(qiáng)的Fe2+轉(zhuǎn)變?yōu)橹芰θ醯腇e3+，從而提高玻璃的透光率，作為澄清劑，有利于減少玻璃中的氣泡不良，縮短熔化時(shí)間，含量為0%~0.05%,由于是稀土元素，如果CeO2含量太高，則玻璃成本會(huì)增加。
[0019]本發(fā)明的一種無堿液晶基板玻璃,可以通過溢流法正常工藝生產(chǎn)厚度為0.3mm~
0.7mm的超薄液晶基板玻璃，并且具有以下物理化學(xué)性能:熱膨脹系數(shù)小于34X10_7/°C(30~380°C)，密度小于2.4g/cm3，應(yīng)變點(diǎn)大于660°C，楊氏彈性模量高于70GPa，在室溫下用10%HF溶液處理20分鐘，重量損失小于2.5mg/cm2。
[0020]本發(fā)明的有益效果是:
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)的無堿液晶基板玻璃相比，首先，熱膨脹系數(shù)低，應(yīng)變點(diǎn)高，可以有效防止基板玻璃在生產(chǎn)過程中的炸裂、收縮、變形和翹曲；第二，玻璃密度低，可以有效減輕顯示器的重量，便于向大型化發(fā)展；第三，楊氏彈性模量高于70GPa，機(jī)械強(qiáng)度高，有利于向薄型化發(fā)展；第四，化學(xué)穩(wěn)定性好，有利于保證蝕刻質(zhì)量；第五，玻璃化學(xué)組成中不含重金屬BaO、As2O3、鹵素Cl等有害物質(zhì),不會(huì)對(duì)環(huán)境和人身健康產(chǎn)生影響。
【具體實(shí)施方式】
[0022]一種無堿液晶基板玻璃，該玻璃的化學(xué)組成按重量百分比(wt%)由以下組分組成:Si0256 ~68%, Al20312 ~20%, B2038 ~12%, Ca06 ~10%, MgOO ~2.0%, SrOO ~1.5%,SnO20.15 ~0.25%, TiO2O ~0.5%, ZnOO ~1.5%, CeO2O ~0.05%。
[0023]該玻璃既不含堿金屬氧化物(Li20、Na2O, K2O),也不含有害物質(zhì)如BaO、As203、Sb2O3'鹵素Cl等。
[0024]上述無堿液晶基板玻璃，可以通過溢流法正常工藝生產(chǎn)厚度為0.3~0.7mm的超薄液晶基板玻璃，并且具有以下物理化學(xué)性能:熱膨脹系數(shù)小于34X 10_7/°C(30~380°C )，密度小于2.4g/cm3,應(yīng)變點(diǎn)大于660°C，楊氏彈性模量高于70GPa，在室溫下用10%HF溶液處理20分鐘，重量損失小于2.5mg/cm2。
[0025]為了進(jìn)一步說明本發(fā)明，表1給出了一些本發(fā)明的實(shí)施例，但這些實(shí)施例僅用于說明，不對(duì)本發(fā)明構(gòu)成任何限制。
[0026]表1液晶基板玻璃的化學(xué)組成和理化性能
[0027]
【權(quán)利要求】
1.一種無堿液晶基板玻璃，由以下組分按重量百分比組成:SiO2 56~68%，A1203 12~.20%，B2O3 8 ~12%，CaO 6 ~10%，MgO 0 ~2.0%，SrO 0 ~1.5%，SnO2 0.15 ~0.25%，TiO2.0 ~0.5%，ZnO 0 ~1.5%，CeO2 0 ~0.05%。
【文檔編號(hào)】C03C3/095GK103613273SQ201310505315
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月24日
【發(fā)明者】施敖榮, 李兆廷, 魏文生, 劉成斌, 向小芬 申請人:蕪湖東旭光電科技有限公司