專利名稱：一種液晶顯示器用玻璃及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及玻璃制造領(lǐng)域，特別是一種液晶顯示器用玻璃及其制造方法。
背景技術(shù)：
在高度信息化的社會(huì)中，隨著筆記本、平板電腦、數(shù)碼照相機(jī)、手機(jī)及相關(guān)電子設(shè)備的急速普及，液晶顯示器在其中扮演的角色越來(lái)越重要，具有輕薄化、平面化、全彩化及高色彩對(duì)比性的液晶顯示器產(chǎn)品將更為市場(chǎng)所接受。液晶顯示器襯底通常由玻璃板組成，也就是基板玻璃，這些基板玻璃必須滿足很高的制造標(biāo)準(zhǔn)。制造液晶顯示器基板玻璃需考慮的因素為
(1)具有較高的玻璃應(yīng)變溫度，使基板玻璃轉(zhuǎn)化成具有高熱安定性；
(2)與硅晶體有更接近的熱膨脹系數(shù)，以開啟在玻璃上能鑲合硅芯片的可能性；
(3)耐化學(xué)性，使制作工藝能在嚴(yán)苛的蝕刻條件下進(jìn)行；
(4)不會(huì)有堿金屬離子遷移出玻璃表面而破壞晶體管等組件；
(5)較高的比彈性模量。在現(xiàn)有的基板玻璃制造工藝中，完全滿足以上要求的產(chǎn)品還未出現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種液晶顯示器用玻璃及其制造方法，使其具有高應(yīng)變點(diǎn)、低膨脹系數(shù)、高彈性模量、基本無(wú)堿且耐化學(xué)性的特點(diǎn)。本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種液晶顯示器用玻璃，各組分的重量百分率組成為58%-64%S iO2、8%-15%B203、12%-16%A1203、5%-9%Mg0、6%-8%Ca0、2%-4%Ba0、1%-4%Y203、 0. 005%-0. 1%R20(R = Li，Na 或 K)，以及 0-2%SnA 和 \ 或 0-0. 5%Ce02 和 \ 或 0_1%C1。本發(fā)明的實(shí)施例還提供了一種制造液晶顯示器用玻璃的方法，包括
對(duì)制造玻璃的原料進(jìn)行配比，各組分的重量百分率組成為60%Si02、9%B203、12%Al203、 7%Mg0、6%Ca0、3%Ba0、l. 5%Υ203、0· 005%R20(R = Li, Na 或 K)，l%Sn02，0. 45%Ce02 ；
控制玻璃液流熔化時(shí)間為6-8小時(shí)，熔化池內(nèi)熔化溫度為1550°C，澄清均化溫度為 1590°C，成型溫度為1240°C，液相溫度為1130°C，退火溫度為710°C ；
使用真空泵將玻璃液上部空間的壓力控制在200乇以下，進(jìn)入工作池。本發(fā)明的實(shí)施例還提供了另一種制造液晶顯示器用玻璃的方法，包括
對(duì)制造玻璃的原料進(jìn)行配比，各組分的重量百分率組成為對(duì)制造玻璃的原料進(jìn)行配比，各組分的重量百分率組成為58%Si02、10%B203、13%Al203、6%Mg0、7%Ca0、2. 5%Ba0、2%Y203、 0. 1%R20(R = Li，Na 或 K)，l%Sn02，0. 4%Ce02 ；
控制玻璃液流熔化時(shí)間為6-8小時(shí)，熔化池內(nèi)熔化溫度為1550°C，澄清均化溫度為 1590°C，成型溫度為1240°C，液相溫度為1130°C，退火溫度為710°C ；
使用真空泵將玻璃液上部空間的壓力控制在200乇以下，進(jìn)入工作池。本發(fā)明實(shí)施例提供的液晶顯示器用玻璃及其制造方法，通過(guò)對(duì)其各項(xiàng)理化性能分析，完全能夠滿足液晶顯示器顯示屏基板玻璃制造工藝要求，與現(xiàn)有基板玻璃相比，工藝簡(jiǎn)單，玻璃液易于熔化、澄清、均化，玻璃密度更低，彈性模量更高，并具有高應(yīng)變性、低膨脹系數(shù)和耐化學(xué)性的優(yōu)點(diǎn)，且原料中基本無(wú)堿。是適合大規(guī)模浮法工藝生產(chǎn)的液晶顯示器基板玻璃。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的制造液晶顯示器用玻璃的方法流程圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。實(shí)施例一
該實(shí)施例提供了一種液晶顯示器用的基板玻璃，該玻璃以下列各原料按重量百分率(wt % )制備而成:58-64Si02、8-15403、12-16Al203、5-9Mg0、6-8Ca0、2-4Ba0、l-4Y203、 0. 005-0. 1&0(1 = 1^，恥或1()，以及 0-2Sn0jP\ 或0-0. 5Ce02 和 \ 或0-1C1。其中，0_2Sn02、 0-0. 5Ce02、0-lCl為澄清劑，可根據(jù)需要選擇三種中的至少一種。采用以上成分和百分率制備而成的玻璃，其密度小于2. 38g/Cm3，20-300°C范圍的平均線膨脹系數(shù)大于31 X 10-7/°C，小于39X 10-7/°C，優(yōu)選小于38X 10-7/°C ；應(yīng)變點(diǎn)大于650°C，優(yōu)選不低于660°C ；彈性模量大于7. :3kg/mm2，優(yōu)選大于7. 4kg/mm2，更優(yōu)選大于 7. 5kg/mm2,該玻璃特別適合用于制造平板顯示器基板玻璃。在本實(shí)施例中，SiA的重量百分率為58-64%。S^2為主要的玻璃網(wǎng)絡(luò)形成劑，可以降低玻璃的熱膨脹系數(shù)和密度，提高玻璃應(yīng)變點(diǎn)，但增加玻璃熔點(diǎn)。SW2含量低于58wt % 時(shí)，不易獲得低膨脹、低密度和高應(yīng)變點(diǎn)的玻璃，會(huì)降低玻璃的耐酸性等化學(xué)穩(wěn)定性；S^2 含量在以上時(shí)，玻璃的高溫粘度增加，造成玻璃熔制溫度過(guò)高，玻璃熔制困難。優(yōu)選控制58-6 ，更優(yōu)選控制在59-60%，在此優(yōu)選重量百分率范圍內(nèi)，能夠獲得最佳的高應(yīng)變點(diǎn)和低膨脹系數(shù)，且具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性。化03既是玻璃網(wǎng)絡(luò)形成體，又是一種助熔劑，它可以降低玻璃粘度和提高玻璃穩(wěn)定性。在本實(shí)施例中，B2O3的重量百分率為8-15%，化03含量低于8wt%，無(wú)法起到助熔作用，不利于降低玻璃密度，同時(shí)玻璃的抗緩沖氫氟酸溶液的能力較差，B2O3含量超過(guò)15wt% 時(shí)，玻璃應(yīng)變點(diǎn)降低太大，并降低玻璃的抗酸性，同時(shí)使玻璃的分相傾向增加，降低玻璃穩(wěn)定性。優(yōu)選控制在8-12%，更優(yōu)選控制在9-11%，在此優(yōu)選重量百分率范圍內(nèi)，同樣有助于玻璃具有較佳的高應(yīng)變點(diǎn)和化學(xué)穩(wěn)定性。Al2O3可以顯著提高玻璃的和彈性模量，增加玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性，還可以增加玻璃穩(wěn)定性，降低玻璃的熱膨脹系數(shù)，此外，還可以提高玻璃的彈性模量。在本實(shí)施例中，Al2O3 的重量百分率為12-16%，A1203含量低于12wt%，不易獲得高應(yīng)變點(diǎn)的無(wú)堿玻璃，玻璃化學(xué)穩(wěn)定性不足，不利于提高玻璃的彈性模量；Al2O3含量大于16wt%會(huì)顯著增加玻璃的高溫粘度，使熔制溫度升高。優(yōu)選控制在13-16%，更優(yōu)選控制在14-15%，在此范圍內(nèi)，玻璃應(yīng)變點(diǎn)高，彈性模量高，膨脹系數(shù)低，且化學(xué)穩(wěn)定性好。MgO具有降低玻璃高溫粘度、增加低溫粘度的作用，還可明顯提高玻璃的彈性模量。在本實(shí)施例中，其含量限定在5-9wt%，MgO含量低于5 時(shí)，其作用不明顯；高于 9wt%，會(huì)降低玻璃穩(wěn)定性，增加液相溫度，使玻璃抗失透能力下降。為提高玻璃的彈性模量，優(yōu)選控制在5-8%，更優(yōu)選控制在5-7%。CaO同樣具有降低玻璃高溫粘度、增加低溫粘度的作用，起到助熔劑作用，并可以增加玻璃耐酸性。在本實(shí)施例中，CaO含量限定在6-8wt%之間，CaO含量大于8wt%，會(huì)使玻璃膨脹系數(shù)增加過(guò)大，玻璃的抗沖氫氟酸溶液能力下降，并降低玻璃穩(wěn)定性，使玻璃失透傾向增加；CaO含量小于6wt%，對(duì)降低玻璃熔制溫度和提高玻璃抗酸性不利，優(yōu)選控制在 6-7% οBaO具有增加玻璃化學(xué)穩(wěn)定性和提高玻璃抗失透的作用，本申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)通過(guò)在沒(méi)有氧化鍶時(shí)加入氧化鋇，一方面，可以達(dá)到很低的密度，另一方面，可以達(dá)到高的彈性模量。 還滿足對(duì)于粘度曲線和高轉(zhuǎn)變溫度的特別需要。BaO含量?jī)?yōu)選控制在2-4 wt%。IO3可以顯著地提高玻璃的彈性模量，并可降低玻璃的熔化溫度。在本實(shí)施例中， Y2O3的含量為i-#t%。IO3的含量低于時(shí)，作用不明顯；超過(guò)時(shí)，對(duì)玻璃析晶穩(wěn)定性不利，并過(guò)于增加玻璃成本。優(yōu)選控制在2-4%，更優(yōu)選控制在2-3%。 堿金屬氧化物(R = Li，Na或K)可以顯著地降低玻璃的熔化溫度，還可以抑制玻璃的分相，從而提高玻璃的析晶穩(wěn)定性。但在液晶面板制造過(guò)程中，由于堿金屬氧化物損害半導(dǎo)體膜的性能，其含量受到限制。本實(shí)施例中，堿金屬氧化物的含量?jī)?yōu)選不超過(guò) 0. OSwt %，較好不超過(guò)0. 06wt% ；由于玻璃中的堿金屬氧化物是無(wú)法避免的，優(yōu)選控制在 0. 01-0. 06%。本實(shí)施例的玻璃中還含有至少一種選自下列組分的澄清劑0-2Sn02，0-0. 5Ce02, 0-1CL·澄清劑的含量主要是為了提高玻璃的熔制質(zhì)量，減少玻璃中的氣泡，但過(guò)多的澄清劑會(huì)導(dǎo)致玻璃穩(wěn)定性下降，也會(huì)對(duì)玻璃的其它性質(zhì)造成不利的影響。實(shí)施例二
在本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例中，采用如下方法制造顯示器用玻璃。玻璃應(yīng)用常規(guī)的浮法玻璃工藝成型，具體制造方法如圖1所示
步驟101、對(duì)制造玻璃的原料進(jìn)行配比。該液晶顯示器基板玻璃的玻璃配合料含有石英砂、氧化鋁、硼酸、碳酸鈣、碳酸鋇與混合稀土氧化物，其基本玻璃氧化物的重量百分含量為60Si02、9403、12Al203、7Mg0、6Ca0、3Ba0、l. 5Y203>0. 005R20(R = Li, Na 或 K)，ISnO2, 0. 45Ce02。步驟102、玻璃液流熔化控制。控制玻璃液流熔化時(shí)間為6-8小時(shí)左右，該熔化池內(nèi)熔化溫度為1550°C，澄清均化溫度為1590°C，成型溫度為1240°C，液相溫度為1130°C，退火溫度為710°C。步驟103、使用真空泵將玻璃液上部空間的壓力控制在200乇以下，玻璃液能夠得到充分的澄清均化，然后進(jìn)入工作池。根據(jù)實(shí)驗(yàn)，利用上述方法加工成型的液晶顯示器基板玻璃的性能指標(biāo)如下(1) 應(yīng)變溫度6801;(2)平均線熱膨脹系數(shù)(α 20 300°C):38X10-7/°C;(3)密度2. 375g/ cm 3； (4)彈性模量為7. 4kg/mm2,該玻璃特別適合用于制造平板顯示器基板玻璃。實(shí)施例三
玻璃的制備方法同實(shí)施例二，其不同處在于液晶顯示器基板玻璃的玻璃基本氧化物組分含量不同，其基本玻璃氧化物的重量百分含量為58Si02、10B203、13Al203、6Mg0、7Ca0、 2. 5Ba0、2Y203、0. IR2O(R = Li，Na 或 K)，ISnO2,0. 4Ce02。制備出來(lái)的液晶顯示器基板玻璃的性能指標(biāo)如下(1)應(yīng)變溫度670°C (2)平均線熱膨脹系數(shù)(α 20- 300°C):37X10-7/°C (3)密度2. 377g/cm3 (4)彈性模量為 7. 5kg/ mm2，該玻璃特別適合用于制造平板顯示器基板玻璃。其中，玻璃的密度P采用阿基米德法測(cè)定；20-300°C的熱膨脹系數(shù)采用膨脹計(jì)測(cè)量，以平均膨脹系數(shù)表示；玻璃的應(yīng)變點(diǎn)采用ASTMC598所規(guī)定的彎梁法測(cè)定；通過(guò)共振法測(cè)定彈性模量。通過(guò)實(shí)施例二和三的各項(xiàng)理化性能要求，完全能夠滿足液晶顯示器顯示屏基板玻璃制造工藝要求，與現(xiàn)有基板玻璃相比，工藝簡(jiǎn)單，玻璃液易于熔化、澄清、均化，玻璃密度更低，彈性模量更高，并具有高應(yīng)變性、低膨脹系數(shù)和耐化學(xué)性的優(yōu)點(diǎn)，且原料中基本無(wú)堿。 是適合大規(guī)模浮法工藝生產(chǎn)的液晶顯示器基板玻璃?？傊?，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種液晶顯示器用玻璃，其特征在于，各組分的重量百分率組成為58%_64%Si02、 8%-15%B203、12%-16%Al203、5%-9%Mg0、6%-8%Ca0、2%-4%Ba0、1%_4%Υ203、0· 005%-0. 1%R20 (R = Li，Na 或 K)，以及 0-2%SnA 和 \ 或 0-0. 5%Ce02 和 \ 或 0_1%C1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示器用玻璃，其特征在于，所述SiO2的重量百分率為 58%-62%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示器用玻璃，其特征在于，所述氏03的重量百分率為8%-12%ο
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示器用玻璃，其特征在于，所述Al2O3的重量百分率為 13%-16%ο
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示器用玻璃，其特征在于，所述MgO的重量百分率為 5%-8%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示器用玻璃，其特征在于，所述CaO的重量百分率為 6%-7%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示器用玻璃，其特征在于，所述IO3的重量百分率為 2%-4%o
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任意一項(xiàng)所述的液晶顯示器用玻璃，其特征在于，所述&0(R= Li，Na或K)的重量百分率為不超過(guò)0.08%。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示器用玻璃，其特征在于， 所述SW2的重量百分率為59%-60% ；所述化03的重量百分率為9%-11% ；所述Al2O3的重量百分率為14%-15% ；所述MgO的重量百分率為5%-7% ；所述^O3的重量百分率為2%-3% ；所述R2O(R = Li，Na或K)的重量百分率為0. 01%-0. 06%。
10.一種制造如權(quán)利要求1所述液晶顯示器用玻璃的方法，其特征在于，包括對(duì)制造玻璃的原料進(jìn)行配比，各組分的重量百分率組成為60%Si02、9%B203、12%Al203、 7%Mg0、6%Ca0、3%Ba0、l. 5%Υ203、0· 005%R20(R = Li, Na 或 K)，l%Sn02，0. 45%Ce02 ；控制玻璃液流熔化時(shí)間為6-8小時(shí)，熔化池內(nèi)熔化溫度為1550°C，澄清均化溫度為 1590°C，成型溫度為1240°C，液相溫度為1130°C，退火溫度為710°C ；使用真空泵將玻璃液上部空間的壓力控制在200乇以下，進(jìn)入工作池。
11.一種制造如權(quán)利要求1所述液晶顯示器用玻璃的方法，其特征在于，包括對(duì)制造玻璃的原料進(jìn)行配比，各組分的重量百分率組成為58%Si02、10%B203、13%A1203、 6%Mg0、7%Ca0、2. 5%Ba0、2%Y203、0. 1%R20(R = Li, Na 或 K)，l%Sn02，0. 4%Ce02 ；控制玻璃液流熔化時(shí)間為6-8小時(shí)，熔化池內(nèi)熔化溫度為1550°C，澄清均化溫度為 1590°C，成型溫度為1240°C，液相溫度為1130°C，退火溫度為710°C ；使用真空泵將玻璃液上部空間的壓力控制在200乇以下，進(jìn)入工作池。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種液晶顯示器用玻璃，各組分的重量百分率組成為58%-64%SiO2、8%-15%B2O3、12%-16%Al2O3、5%-9%MgO、6%-8%CaO、2%-4%BaO、1%-4%Y2O3、0.005%-0.1%R2O(R＝Li，Na或K)，以及0-2%SnO2和\或0-0.5%CeO2和\或0-1%Cl。本發(fā)明還公開了兩種制造所述液晶顯示器用玻璃的方法。本發(fā)明實(shí)施例提供的液晶顯示器用玻璃及其制造方法，通過(guò)對(duì)其各項(xiàng)理化性能分析，完全能夠滿足液晶顯示器顯示屏基板玻璃制造工藝要求，與現(xiàn)有基板玻璃相比，工藝簡(jiǎn)單，玻璃液易于熔化、澄清、均化，玻璃密度更低，彈性模量更高，并具有高應(yīng)變性、低膨脹系數(shù)和耐化學(xué)性的優(yōu)點(diǎn)，且原料中基本無(wú)堿。是適合大規(guī)模浮法工藝生產(chǎn)的液晶顯示器基板玻璃。
文檔編號(hào)C03C3/095GK102417300SQ20111025396
公開日2012年4月18日 申請(qǐng)日期2011年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月31日
發(fā)明者杜寰, 林斌, 韓鄭生 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院微電子研究所