一種高化學(xué)耐久性的無堿硼鋁硅酸鹽玻璃的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高化學(xué)耐久性的無堿硼鋁硅酸鹽玻璃，所述的玻璃中各化學(xué)組分的質(zhì)量百分含量為：SiO260~70%，Al2O315~25%，B2O30.05~5%，MgO2~10%，ZnO0.1~3%，ZrO20.1~5%，CdO0.001~0.1%，SnO2 0.1~1.5%。利用本發(fā)明配方制得的無堿硼鋁硅酸鹽玻璃具有高化學(xué)穩(wěn)定性、高應(yīng)變點(diǎn)、高楊氏模量、低膨脹系數(shù)、低熔化溫度、低液相線溫度等優(yōu)點(diǎn)，該配方組成中的ZnO、MgO，能顯著降低高溫粘度，具有較低的熔化溫度。此材料可廣泛適用于制作平面顯示器、光伏器件或者其他光電器件的玻璃基板，特別適用使用低溫多晶硅LTPS技術(shù)的TFT-LCD、OEL的玻璃基板等。
【專利說明】-種高化學(xué)耐久性的無堿硼鋁硅酸鹽玻璃

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于玻璃生產(chǎn)【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種可廣泛適用于平板顯示器基板玻璃、尤 其是薄膜晶體管顯示器（TFT-LCD)的玻璃基板的配方，具體地說是一種高化學(xué)耐久性的無 堿硼鋁硅酸鹽玻璃。

【背景技術(shù)】
[0002] 21世紀(jì)以來，平板顯示技術(shù)及其產(chǎn)品以其輕薄化的優(yōu)點(diǎn)，在電子顯示產(chǎn)品（筆記本 電腦、液晶臺(tái)式電腦、液晶電視）等方面得到了迅猛發(fā)展，高清晰度、大屏幕等電視機(jī)已經(jīng)進(jìn) 入了家庭。
[0003] TFT-LCD (Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display)，即薄膜晶體管液晶 顯示器，有源矩陣類型液晶顯示器（AM-LCD)是目前最好的彩色顯示設(shè)備，是目前唯一在亮 度、對(duì)比度、功耗、壽命、體積和重量等綜合性能上全面趕上和超過CRT的顯示器件，它的性 能優(yōu)良、大規(guī)模生產(chǎn)特性好，自動(dòng)化程度高,原材料成本低廉,發(fā)展空間廣闊,將迅速成為新 世紀(jì)的主流產(chǎn)品，是21世紀(jì)全球經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的一個(gè)亮點(diǎn)。
[0004] TFT-LCD面板所需的兩片基板玻璃，分別作為底層基板玻璃及彩色濾光片的底板 使用，在后期面板商加工過程中要在表面上形成金屬或氧化物薄膜等。其玻璃基板本身的 性能有如下幾點(diǎn)： (1)實(shí)質(zhì)上不含有堿金屬氧化物，由于如果含有堿金屬氧化物，則堿金屬離子成膜的半 導(dǎo)體物質(zhì)中擴(kuò)散，導(dǎo)致膜特性的劣化。
[0005] (2)要求對(duì)半導(dǎo)體形成所用的各種化學(xué)品具有足夠的化學(xué)耐久性： a、 要求對(duì)SiOx和SiNx的蝕刻所使用的緩沖氫氟酸； b、 IT0、金屬電極的蝕刻所用的各種酸(鹽酸、硝酸、硫酸等）； c、 對(duì)堿性抗蝕膜剝離液具有耐久性。
[0006] (3)在后續(xù)TFT-IXD的形成工序中，因玻璃基板要暴露于高溫中，會(huì)造成玻璃基板 變形、收縮，因此玻璃基板要具有高應(yīng)變點(diǎn)。
[0007] (4)在玻璃基板的內(nèi)部和表面沒有影響顯示器顯示的缺點(diǎn)，比如氣泡、波筋、夾雜 物、未熔物、劃傷等。
[0008] (5)由于顯示器在制作過程中，要加快熱處理的升降溫速度，提高生產(chǎn)性，或提高 耐熱沖擊性，與Si匹配的熱膨脹系數(shù)，熱膨脹系數(shù)小。
[0009] (6)氣泡、表面品質(zhì)優(yōu)良。
[0010] (7)由于顯示器逐漸輕量化，薄板化，所以要求基板密度小。
[0011] (8)防止基板在搬運(yùn)時(shí)玻璃因自重產(chǎn)生的彎曲量小，要求基板楊氏模量高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 本發(fā)明的目的在于提供一種高化學(xué)耐久性的無堿硼鋁硅酸鹽玻璃，具備高化學(xué)耐 久性(耐酸、耐堿)，具有較高的應(yīng)變點(diǎn)，具有較低的熔化溫度，具有較低的液相線溫度，具有 較低的密度，無表面缺陷，符合平板顯示行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)。
[0013] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種高化學(xué)耐久性的無堿硼鋁硅酸鹽玻璃，所述的玻 璃中各化學(xué)組分的質(zhì)量百分含量為： SiO2 60?70%， Al2O3 15?25%， B2O3 0? 05 ?5%， MgO 2?10%， ZnO 0? 1?3%， ZrO2 0? 1 ?5%， CdO 0. 001、. 1%， SnO2 0. Tl. 5%〇
[0014] 本發(fā)明的有益效果是：借助于本發(fā)明提供的玻璃組分配方生產(chǎn)的玻璃基板 經(jīng)檢測(cè)可以達(dá)到以下的技術(shù)指標(biāo)：密度小于2. 45g/cm3 ;在20-380°C的熱膨脹系數(shù)為 30-38X10_V°C ;應(yīng)變點(diǎn)在710°C以上，熔化溫度低于1650°C。在濃度為5%Na0H溶液中， 85±5°C下侵蝕6h，侵蝕量小于1.0 mg/cm2,其表現(xiàn)為沒有白濁、變色、裂紋等；在濃度為 10%HF溶液中，25±5°C下侵蝕20min，侵蝕量小于5. 0 mg/cm2 ;在濃度為10%HC1溶液中， 85±5°C下侵蝕24h，侵蝕量小于0.5 mg/cm2,其表現(xiàn)沒有出現(xiàn)白濁、變色、裂紋等。

【具體實(shí)施方式】
[0015] 一種高化學(xué)耐久性的無堿硼鋁硅酸鹽玻璃，所述的玻璃中各化學(xué)組分的質(zhì)量百分 含量為： SiO2 60?70%， Al2O3 15?25%， B2O3 0? 05 ?5%， MgO 2?10%， ZnO 0? 1?3%， ZrO2 0? 1 ?5%， CdO 0. 001、. 1%， SnO2 0. Tl. 5%〇
[0016] Si02、Al2O3及B 2O3的質(zhì)量百分含量之和為82?90%。
[0017] 0. 06% ^ (MgO+ Zr02+Zn0+ CdO) / SiO2 ^ 0. 24%〇
[0018] 優(yōu)選的，CdO的質(zhì)量百分含量為0? 005?0? 06%。
[0019] 優(yōu)選的，ZrO2的質(zhì)量百分含量為1?4. 5%。
[0020] 優(yōu)選的，ZnO的質(zhì)量百分含量為1?2. 5%。
[0021] 優(yōu)選的，MgO的質(zhì)量百分含量為4. 2?8%。
[0022] 優(yōu)選的，B2O3的質(zhì)量百分含量為2?4. 5%。
[0023] 優(yōu)選的，Al2O3的質(zhì)量百分含量為17?24%。
[0024] 優(yōu)選的，SnO2的質(zhì)量百分含量為0? 5~1. 2%。
[0025] 具體實(shí)施時(shí)：按照表1、表2中給出的配方稱量各組分，充分混合，使其均勻，將混 合料倒入坩堝中，高溫爐下1610°C -1650°C下保溫8-12h。為了使玻璃成分均勻，高溫下使 用鉬金棒攪拌。將熔制好的玻璃液降溫至成型所需要的溫度范圍，制作出平面顯示器需要 的玻璃基板的厚度，再對(duì)成型的玻璃基板進(jìn)行簡(jiǎn)單的冷加工處理，最后對(duì)玻璃基板的基本 物理特性進(jìn)行測(cè)試?？煞謩e得到熱膨脹系數(shù)、應(yīng)變點(diǎn)、高溫粘度、密度等特性數(shù)據(jù)。
[0026] 表1、表2中的實(shí)施例所列玻璃性質(zhì)按照玻璃領(lǐng)域常用的技術(shù)測(cè)定。線性熱膨脹系 數(shù)采用臥式膨脹儀測(cè)定，在20-380°C范圍內(nèi)的線性熱膨脹系數(shù)（CTE)用X1(T/°C表示；應(yīng) 變點(diǎn)采用彎曲梁粘度計(jì)測(cè)試，單位用1：表示；密度采用阿基米德法測(cè)定，單位為g/cm 3 ;高溫 粘度采用圓筒式旋轉(zhuǎn)高溫粘度計(jì)測(cè)定，利用VFT公式計(jì)算熔化溫度，單位為°C (熔化溫度指 玻璃熔體粘度達(dá)到200泊時(shí)的溫度)。
[0027] 下面給出配方中各組份以質(zhì)量百分比計(jì)量的具體實(shí)施例：

【權(quán)利要求】
1. 一種高化學(xué)耐久性的無堿硼鋁硅酸鹽玻璃，其特征在于：所述的玻璃中各化學(xué)組分 的質(zhì)量百分含量為： Si02 60?70%， Al2〇3 15?25%， B2〇3 0· 05?5%， MgO 2?10%， ΖηΟ 0. Γ3%, Zr02 0. Γ5°/〇, CdO 0. 00 Γ〇. 1%, Sn02 0. Γ?. 5%〇
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高化學(xué)耐久性的無堿硼鋁硅酸鹽玻璃，其特征在于： Si02、A1203及B203的質(zhì)量百分含量之和為82、0%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高化學(xué)耐久性的無堿硼鋁硅酸鹽玻璃，其特征在于： 0. 06% ^ (MgO+ Zr02+Zn0+ CdO) / Si02 ^ 0. 24%〇
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高化學(xué)耐久性的無堿硼鋁硅酸鹽玻璃，其特征在于：CdO 的質(zhì)量百分含量為〇. 005~0. 06%。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高化學(xué)耐久性的無堿硼鋁硅酸鹽玻璃，其特征在于： Zr02的質(zhì)量百分含量為1?4. 5%。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高化學(xué)耐久性的無堿硼鋁硅酸鹽玻璃，其特征在于：ZnO 的質(zhì)量百分含量為1~2. 5%。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高化學(xué)耐久性的無堿硼鋁硅酸鹽玻璃，其特征在于：MgO 的質(zhì)量百分含量為4. 2~8%。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高化學(xué)耐久性的無堿硼鋁硅酸鹽玻璃，其特征在于：B203 的質(zhì)量百分含量為2?4. 5%。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高化學(xué)耐久性的無堿硼鋁硅酸鹽玻璃，其特征在于： A1203的質(zhì)量百分含量為17?24%。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高化學(xué)耐久性的無堿硼鋁硅酸鹽玻璃，其特征在于： Sn02的質(zhì)量百分含量為0. 5~1. 2%。
【文檔編號(hào)】C03C3/093GK104276755SQ201310528623
【公開日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2013年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月31日
【發(fā)明者】沈玉國(guó), 徐興軍, 張廣濤, 李俊鋒, 閆冬成, 王麗紅, 侯建偉 申請(qǐng)人:東旭集團(tuán)有限公司