一種液晶基板玻璃及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于液晶基板玻璃技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種液晶基板玻璃及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] LCD玻璃基板(Glass Substrate)指的是液晶顯示器用玻璃基板，一塊液晶面板需 要兩片玻璃基板，其中一片使用在彩色濾光片中，一片使用在透明電極上面。
[0003] 在制備TFT-LCD面板時(shí)，需要在玻璃基板的一個(gè)表面制作各種膜、電路和圖形，首 先要通過(guò)濺射、化學(xué)氣相沉淀(CVD)等技術(shù)在基板玻璃表面形成透明導(dǎo)電膜、絕緣膜、半導(dǎo) 體(多晶硅、無(wú)定型硅等)膜及金屬膜，然后通過(guò)光蝕刻技術(shù)形成各種電路和圖形。在膜沉積 和光蝕刻階段，玻璃基板要經(jīng)受各種熱處理和化學(xué)作用，其中半導(dǎo)體膜的形成過(guò)程要經(jīng)受 500~600°C高溫處理。一般地，用作TFT型液晶顯示基板的玻璃應(yīng)滿足如下性質(zhì)要求：
[0004] 玻璃中基本不含堿金屬氧化物，在高溫處理過(guò)程中，堿金屬離子會(huì)擴(kuò)散到半導(dǎo)體 膜層，損害半導(dǎo)體膜的性能。
[0005] 由于基板玻璃需經(jīng)大量試劑清洗和蝕刻，為避免玻璃中成分的析出，玻璃必須具 有高的化學(xué)穩(wěn)定性，特別是具有強(qiáng)的耐酸、堿性能。
[0006] 玻璃具有與多晶硅和無(wú)定形硅材料相匹配的膨脹系數(shù)，其最佳值為（25~40) X 10_7/°C，二者之間的差異一般不應(yīng)超過(guò)20%。
[0007] 玻璃具有較低的密度，特別是對(duì)于大尺寸平板顯示器，希望盡量減輕玻璃基板的 重量。
[0008] 對(duì)于大尺寸IXD玻璃基板，厚度在0.7mm或0.5mm時(shí)基板面積達(dá)到1 m2~2 m2，或更大 的尺寸。為防止玻璃薄板在運(yùn)輸、加工過(guò)程中由于重力原因造成玻璃下垂變形以及破碎等， 必須提高玻璃基板的抗彎強(qiáng)度，使基板玻璃受外力或自身重力時(shí)不發(fā)生形變或發(fā)生較小的 形變。
[0009] 此外，為了適應(yīng)液晶顯示器不斷向大尺寸、高清晰度、高亮度等方向發(fā)展，對(duì)TFT-LCD液晶基板玻璃提出更多的優(yōu)秀性能。
[0010] 由于IXD的顯示采用"背透式"照射方式，背光源發(fā)光的利用率受到液晶材料角度、 濾色板等有機(jī)染料影響，背光源的發(fā)光利用率不高，亮度顯著不如CRT、H)P和0LED等顯示技 術(shù)，因此，提高光源利用率以達(dá)到提升亮度一直是液晶顯示器致力發(fā)展的方向。所以，提高 液晶基板玻璃的透光率能夠更好的發(fā)揮其作用。目前主流基板玻璃透光率達(dá)到90%，并且 透光率越高越好。
[0011]除了上述性質(zhì)要求外，在外觀質(zhì)量方面，基板玻璃應(yīng)具有足夠高的均勻度、平整度 和無(wú)宏觀缺陷。從玻璃熔制和成型的角度來(lái)講，玻璃還應(yīng)具有易熔性，不僅能保證生產(chǎn)出高 質(zhì)量，盡量少缺陷的玻璃原片，還應(yīng)使玻璃熔制溫度不宜過(guò)高，過(guò)高的熔制溫度將給玻璃基 板生產(chǎn)者帶來(lái)困難。
[0012]目前生產(chǎn)液晶玻璃基板的幾種成熟方法中，以溢流成型法最為優(yōu)秀。因?yàn)椴捎靡?流成型法生產(chǎn)的基板玻璃無(wú)需后工序的表面研磨和拋光。
[0013] 從上述LCD玻璃基板的要求可以看出，IXD基板對(duì)玻璃物理、化學(xué)和工藝的要求非 常高。因此，為了滿足上述必須滿足的玻璃物理性質(zhì)要求，普遍的TFT-LCD液晶基板玻璃采 用R〇-Si0 2Al2〇3B2〇3系統(tǒng)的無(wú)堿硼鋁硅酸鹽玻璃。
[0014] TFT-IXD液晶基板玻璃生產(chǎn)的另一個(gè)難題來(lái)自于無(wú)欠點(diǎn)要求。所謂的玻璃欠點(diǎn)指 氣泡、玻璃結(jié)、鉑金粒和結(jié)石等。液晶顯示器的分辨率越高，對(duì)于玻璃板內(nèi)在缺陷要求越嚴(yán) 格。背光源發(fā)出的光線必須過(guò)一個(gè)個(gè)格柵形成的像素進(jìn)而形成影像。玻璃中存在的任何不 透光或阻礙光線通過(guò)的欠點(diǎn)都會(huì)影響圖像的完美，對(duì)欠點(diǎn)尺寸大小的容忍度根據(jù)像素面積 來(lái)定，一般欠點(diǎn)面積的最高允許極限為單個(gè)像素面積的25%，例如:一個(gè)具有100um像素尺 寸的顯示器可以允許有50um尺寸欠點(diǎn)。
[0015] 在溢流成型法的生產(chǎn)工藝?yán)?，非常關(guān)鍵的是對(duì)氣泡的消除。從歷史上看，消除玻璃 內(nèi)的氣泡普遍是使用砷這樣的變價(jià)金屬氧化物。由于氧化砷獨(dú)特的低溫吸氧和高溫放氧特 性，在玻璃澄清過(guò)程中較好的幫助玻璃液排出氣泡。然而，氧化砷本身屬于劇毒化學(xué)品，其 作業(yè)過(guò)程對(duì)操作人員來(lái)講是高危險(xiǎn)作業(yè)。近些年，氧化砷作為澄清劑帶來(lái)的環(huán)境和健康方 面的問(wèn)題越來(lái)越受到國(guó)際上的重視，因此，本領(lǐng)域一直在為制造低砷或無(wú)砷玻璃而努力，另 外，在制造過(guò)程中，玻璃析晶缺陷一直是困擾生產(chǎn)及質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016] 本發(fā)明的目的在于提供一種液晶基板玻璃及其制備方法，以克服上述現(xiàn)有技術(shù)存 在的缺陷，本發(fā)明通過(guò)研究液晶基板玻璃的成分，調(diào)整其組成，使析晶溫度區(qū)間下降，消除 玻璃滯留層，可以改善成型區(qū)析晶的產(chǎn)生。
[0017]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0018] -種液晶基板玻璃，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，所述液晶基板玻璃包括：
[0019] Si02:54~70% ;Al2〇3:13~18%;B203:9~12% ;Mg0:0.5~2% ;Ca0:6~10%;Sr0: 1.05~3% ;Ba0:0.2~1% ;Κ20:0·01 ~0.5% ;Na20:0.016~0.059% ;Ζη0:0·002~2% ; Sn02:0.16~0.3% ;Zr〇2:0.02~0.05% ;Fe2〇3:0.001 ~0.01%〇
[0020] 進(jìn)一步地，Si02由石英粉引入，且石英粉粒徑< 0.020mm，純度>99%。
[0021] 進(jìn)一步地，B2〇3由硼酐引入，且硼酐純度2 99 · 50 %。
[0022] 進(jìn)一步地，B2〇3由硼酐引入，Al2〇3由氧化鋁粉引入，CaO由碳酸鈣引入，MgO由碳酸 鎂引入，SrO由硝酸鍶引入，BaO由硝酸鋇引入，ZnO由氧化鋅引入，Sn〇2由氧化錫引入，K20由 鉀長(zhǎng)石引入，且氧化鋁粉、碳酸鈣、碳酸鎂、硝酸鍶、硝酸鋇、氧化鋅、氧化錫及鉀長(zhǎng)石的純度 >99%〇
[0023]進(jìn)一步地，所述液晶基板玻璃的密度為2.33~2.5g/cm3;析晶溫度為1137~1220 °C ;應(yīng)變點(diǎn)溫度為665.4~676.1°C ;在30~380°C的熱膨脹系數(shù)為（34.8~36.8) X 10-7/°C ; 在500~600nm波長(zhǎng)中，光透過(guò)率大于92%。
[0024] 進(jìn)一步地，所述液晶基板玻璃的氣泡含量每千克個(gè)數(shù)<0.1個(gè)，氣泡尺寸為< 0.lmm〇
[0025] -種液晶基板玻璃的制備方法，包括以下步驟：
[0026] (1)稱取玻璃原料:石英粉、氧化鋁粉、硼酐、碳酸鎂、碳酸鈣、硝酸鍶、硝酸鋇、氧化 鋅、鉀長(zhǎng)石及氧化錫，使液晶基板玻璃包括如下組分，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì):Si〇2:54~70% ;Al2〇3: 13~18% ;B203:9~12% ;Mg0:0.5~2% ;CaO:6~10% ;Sr0:1.05~3%;Ba0:0.2~1%;Κ20: 0.01~0.5% ;Na20:0.016~0.059% ;Ζη0:0·002~2% ;Sn〇2:0.16~0.3% ;Zr〇2:0.02~ 0.05% ;Fe2〇3:0.001 ~0.01% ;
[0027] (2)取氧化錫以及氧化鋅+部分石英粉的混合物按1:9的質(zhì)量比預(yù)混，然后與剩余 的玻璃原料一起加入混料系統(tǒng)，混合充分后將混合料收入料罐；
[0028] (3)將收入料罐的混合料加入池爐，按照溢流下拉法制造液晶基板玻璃。
[0029] 進(jìn)一步地，池爐溫度為1500~1650Γ。
[0030] 進(jìn)一步地，制得的液晶基板玻璃中氣泡含量每千克個(gè)數(shù)<0.1個(gè)，氣泡尺寸為< 0.1mm；
[0031] 制得的液晶基板玻璃密度為2.33~2.58/〇113;析晶溫度為1137~1220°(：;應(yīng)變點(diǎn) 溫度為665.4~676.1°C ;在30~380°C的熱膨脹系數(shù)為（34.8~36.8) X 10-7/°C ;在500~ 600nm波長(zhǎng)中，光透過(guò)率大于92%。
[0032] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果：
[0033]本發(fā)明的液晶基板玻璃，引入了K20和Na20;加入K20和Na 20時(shí)，玻璃的結(jié)構(gòu)發(fā)生變 化，通過(guò)K20和Na20提供的游離氧，降低玻璃軟化點(diǎn)溫度，同時(shí)在保證MgO在一定比例下，通過(guò) 調(diào)整CaO、Sr0、Ba0比例起到降低玻璃析晶溫度，所得到的液晶基板玻璃密度為2.33~2.5g/ cm3;析晶溫度為1137~1220°C ;應(yīng)變點(diǎn)溫度為665.4~676.1°C ;在30~380°C的熱膨脹系數(shù) 為(34.8~36.8) X 1 0-7/ °C ;在500~600nm波長(zhǎng)中，光透過(guò)率大于92 %，組成適合生產(chǎn)面積在 1.4m2以上的液晶基板玻璃，通過(guò)池爐熔解和鉑金管道的澄清，產(chǎn)品玻璃的氣泡含量每千克 個(gè)數(shù)<0.1個(gè)，氣泡尺寸為<0· 1mm。
[0034]本發(fā)明方法通過(guò)研究液晶基板玻璃的成分，調(diào)整其組成，使析晶溫度區(qū)間下降，消 除玻璃滯留層，可以改善成型區(qū)析晶的產(chǎn)生，所得到的液晶基板玻璃密度為2.33~2.5g/ cm3;析晶溫度為1137~1220°C ;應(yīng)變點(diǎn)溫度為665.4~676.1°C ;在30~380°C的熱膨脹系數(shù) 為(34.8~36.8) X 1 0-7/ °C ;在500~600nm波長(zhǎng)中，光透過(guò)率大于92 %，組成適合生產(chǎn)面積在 1.4m2以上的液晶基板玻璃，通過(guò)池爐熔解和鉑金管道的澄清，產(chǎn)品玻璃的氣泡含量每千克 個(gè)數(shù)<0.1個(gè)，氣泡尺寸為<0· 1mm。
【附圖說(shuō)明】
[0035]圖1本發(fā)明實(shí)驗(yàn)所用高溫?zé)崤_(tái)顯微鏡工作示意圖。
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