CN103613273A - 一种无碱液晶基板玻璃 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无碱液晶基板玻璃，由以下组分按重量百分比组成：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%。本发明具有以下优点：首先，热膨胀系数低，应变点高，可以有效防止基板玻璃在生产过程中的炸裂、收缩、变形和翘曲；第二，玻璃密度低，可以有效减轻显示器的重量，便于向大型化发展；第三，杨氏弹性模量高于70GPa，机械强度高，有利于向薄型化发展；第四，化学稳定性好，有利于保证蚀刻质量；第五，玻璃化学组成中不含重金属BaO、As2O3、卤素Cl等有害物质，不会对环境和人身健康产生影响。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃制造技术领域，尤其涉及一种无碱液晶基板玻璃。
背景技术
随着平板显示技术的不断发展，液晶电视向着大型化、轻薄化的方向发展，对其上游原材料---液晶基板玻璃也提出了更高的要求，不仅要求其化学组成不能含碱金属氧化物（即无碱），而且要求具有优异的物理和化学性能，如较低的热膨胀系数，较高的应变点，较低的密度，较好的机械性能，较好的耐化学侵蚀能力，以满足其复杂的生产工艺的要求及大型化、轻薄化的要求，最后，生产的产品应该是环境友好型的，即要求不含有对环境和人身健康有害的物质。
如果液晶基板玻璃中含有碱金属氧化物，则玻璃表面的碱金属离子在基板加热生产过程中会渗透到基板表面的半导体和电路中，影响半导体的性能，使电路短路，从而影响液晶基板的质量。
液晶基板玻璃在面板生产过程中要经受多次热处理和蚀刻，因此要求基板玻璃具有较低的热膨胀系数，较高的应变点，较低的密度，较好的耐化学侵蚀能力，以避免基板玻璃在生产过程中变形、破碎、蚀刻损坏。显示器向薄型化发展要求基板玻璃具有较高的机械强度，向轻型化、大型化发展要求基板玻璃具有较低的密度，以减轻显示器的重量，方便搬运且可以减少运输成本。
液晶基板玻璃中如果含有BaO等重金属，不仅会使玻璃的密度上升，而且会对环境造成影响；玻璃中含有As2O3、卤素等有害物质，不仅会对环境造成影响，而且会对人身健康造成伤害。
美国专利US5116787公开的无碱玻璃的热膨胀系数过高，无法与半导体 硅的热膨胀系数匹配；美国专利US4824808公开的无碱玻璃组成，其熔化粘度较高，应变点较低；中国专利申请号200410045636.4公开了一种用于平板显示器的玻璃，其中不仅含有重金属BaO，而且含有有害物质As2O3；美国专利US5374595所描述的用于平板显示器的玻璃含有重金属BaO；美国专利US6319867B1在其所列配方中含有有害物质As2O3和Sb2O3；中国专利申请号200680029757.7公开了一种高应变点玻璃，虽然玻璃的应变点较高，但含有大量的稀土La2O3，不仅会增加玻璃的密度，而且因稀土价格高，从而使生产成本上升；中国专利申请号200710142291.8公开了一种无碱玻璃基板的制造方法，其中含有BaO和Sb2O3；美国专利US20090143214A1中所描述的液晶基板玻璃中不仅含有碱金属Li2O、Na2O、K2O，而且含有有害物质BaO、As2O3、Sb2O3等；中国专利申请号200710054548.4公开了一种TFT基板玻璃，其中含有ZrO2、La2O3、V2O5，ZrO2不仅会增加玻璃的密度，而且会使玻璃析晶，V2O5易加剧玻璃液的耐火材料的侵蚀而产生结石；中国专利申请号200910074313.0公开了一种TFT-LCD玻璃基板及其化合物组成，其中含有卤素Cl，对环境和人身健康均有害。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种无碱液晶基板玻璃。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种无碱液晶基板玻璃，由以下组分按重量百分比组成：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%。
在本发明中，SiO2作为玻璃网络形成体，是玻璃的骨架，含量为56%～68%，如果SiO2含量太低，则玻璃的热膨胀系数太高、密度大、应变点低、机械强度低、化学稳定性差，如果SiO2含量太高，则玻璃液粘度高，熔化澄清困难，不利于正常工艺生产。
B2O3也是一种玻璃网络形成体，含量为8%～12%，如果B2O3含量太低，则玻璃的热膨胀系数会太高，高温粘度太高，熔化困难，如果B2O3含量太高，则 玻璃易分相析晶，不利于正常工艺生产。
Al2O3作为玻璃网络中间体氧化物，既可以以【AlO4】四面体进入网络，也可以以【AlO6】八面体存在于网络外面，含量为12%～20%，如果Al2O3含量太低，则玻璃的机械强度低、应变点低、化学稳定性差，如果Al2O3含量太高，则玻璃粘度大，难熔化，且容易析晶，不利于正常工艺生产。
CaO作为玻璃网络外体氧化物，有利于提高玻璃的化学稳定性，降低玻璃的高温粘度，增加低温粘度，可以高温下助熔，低温下调节成型速度，含量为6%～10%，如果CaO含量太低，则玻璃的高温粘度大，难熔化，如果CaO含量太高，则玻璃料性太短，且容易析晶，不利于成型生产。
MgO作为玻璃网络中间体氧化物，用于调节玻璃的熔化和成型性能，含量为0%～2.0%，以MgO取代部分CaO可以降低析晶倾向，如果MgO含量太高，则玻璃容易析晶，不利于成型生产。
SrO作为玻璃网络外体氧化物，有利于提高玻璃吸收射线的能力，改善熔化和成型，防止析晶，含量为0%～1.5%，如果SrO含量太高，则玻璃应变点会降低、密度会增加，不利于基板的轻量化。
SnO2作为玻璃网络外体氧化物，主要起澄清剂的作用，含量为0.15%～0.25%，如果SnO2含量太低，则玻璃澄清效果不好，气泡不良多，如果SnO2含量太高，则SnO2容易析晶，产生SnO2析晶结石。
ZnO作为玻璃网络中间体氧化物，合适的量可以提高玻璃的化学稳定性和折射率，降低玻璃的密度，含量为0%～1.5%，如果ZnO含量太高，则玻璃密度会增加，析晶倾向增加。
TiO2作为玻璃网络外体氧化物，有利于降低玻璃的热膨胀系数，提高玻璃的化学稳定性和折射率，改善熔化和成型，含量为0%～0.5%，如果TiO2含量太高，则玻璃颜色会发黄，降低玻璃的透光率。
CeO2作为玻璃网络外体氧化物，是一种氧化剂和澄清剂，作为氧化剂可以使着色能力强的Fe2+转变为着色能力弱的Fe3+，从而提高玻璃的透光率，作为 澄清剂，有利于减少玻璃中的气泡不良，缩短熔化时间，含量为0%～0.05%，由于是稀土元素，如果CeO2含量太高，则玻璃成本会增加。
本发明的一种无碱液晶基板玻璃，可以通过溢流法正常工艺生产厚度为0.3mm～0.7mm的超薄液晶基板玻璃，并且具有以下物理化学性能：热膨胀系数小于34×10-7/℃（30～380℃），密度小于2.4g/cm3，应变点大于660℃，杨氏弹性模量高于70GPa，在室温下用10%HF溶液处理20分钟，重量损失小于2.5mg/cm2。
本发明的有益效果是：
与现有技术的无碱液晶基板玻璃相比，首先，热膨胀系数低，应变点高，可以有效防止基板玻璃在生产过程中的炸裂、收缩、变形和翘曲；第二，玻璃密度低，可以有效减轻显示器的重量，便于向大型化发展；第三，杨氏弹性模量高于70GPa，机械强度高，有利于向薄型化发展；第四，化学稳定性好，有利于保证蚀刻质量；第五，玻璃化学组成中不含重金属BaO、As2O3、卤素Cl等有害物质，不会对环境和人身健康产生影响。
具体实施方式
一种无碱液晶基板玻璃，该玻璃的化学组成按重量百分比（wt%）由以下组分组成：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%。
该玻璃既不含碱金属氧化物（Li2O、Na2O、K2O），也不含有害物质如BaO、As2O3、Sb2O3、卤素Cl等。
上述无碱液晶基板玻璃，可以通过溢流法正常工艺生产厚度为0.3～0.7mm的超薄液晶基板玻璃，并且具有以下物理化学性能：热膨胀系数小于34×10-7/℃（30～380℃），密度小于2.4g/cm3，应变点大于660℃，杨氏弹性模量高于70GPa，在室温下用10%HF溶液处理20分钟，重量损失小于2.5mg/cm2。
为了进一步说明本发明，表1给出了一些本发明的实施例，但这些实施例 仅用于说明，不对本发明构成任何限制。
表1液晶基板玻璃的化学组成和理化性能
依据表1所列玻璃化学组成，按熔制1000克玻璃计算各种原料的量，准确称取各种原料并混合均匀制成配合料，将配合料倒入铂铑坩埚中，在硅钼棒高温升降炉中熔制，最高熔制温度1620℃，熔制时间8小时，并每隔2小时用铂金棒搅拌一次，使玻璃液均化，将熔制好的玻璃液浇注成板状并退火，最后将玻璃加工成理化性能测试所需的样品。
热膨胀系数采用ASTM E-228方法测试，玻璃密度采用阿基米德法测定，玻璃的应变点采用ASTM C-336方法测试，化学稳定性采用50mm×50mm×2mm的玻璃片在20℃下用10%HF溶液处理20分钟的重量损失。
从表1可以看出，本实施例中所述的无碱液晶基板玻璃，不仅具有较低的热膨胀系数、较低的密度、较高的应变点、较高的杨氏弹性模量，而且具有较好的化学稳定性，在该无碱液晶基板玻璃的化学组成中既不含有环境有害物质，也不含有人身健康有害物质，并且可以通过正常生产工艺实现。
上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种无碱液晶基板玻璃的化学组成，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围。
Claims (1)
1.一种无碱液晶基板玻璃，由以下组分按重量百分比组成：SiO2 56～68%，Al2O3 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%。
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |