本發(fā)明涉及光傳導(dǎo)材料，尤其是涉及一種導(dǎo)光板玻璃。

背景技術(shù)：

側(cè)入式背光模組一般設(shè)計在底側(cè)led進行光源入射。在整個背光模組中最關(guān)鍵的零件就是導(dǎo)光板，其功能為將線光源或點光源變成的面光源。要得到高品質(zhì)的顯示畫面，背光源射出的光的均勻性非常重要，導(dǎo)光板就是達到此目的的關(guān)鍵性光學元件，它能將光線導(dǎo)向所需要的方向，使其達到要求的亮度和均勻度。該技術(shù)源于光學的全反射原理，凡折射率大于l的透明材料，在其內(nèi)部傳播的光線會發(fā)生全反射現(xiàn)象，使得光線從薄板的一個側(cè)面射入經(jīng)材料內(nèi)部后會從另一個側(cè)面射出，而在導(dǎo)光板表面設(shè)計微結(jié)構(gòu)可以破壞光的全反射，使多數(shù)光線垂直導(dǎo)光板平面射出。

目前，主流白光led是由藍光led+黃色熒光粉所構(gòu)成，是最常見也是最成熟的技術(shù)。由于藍光激發(fā)光譜的峰值在波數(shù)440～480nm之間，發(fā)射光譜中黃綠光區(qū)的峰值在530～580nm之間，且人眼最為敏感的可見光波長在550nm附近，因此可以采用可見光范圍內(nèi)在紫光邊界400nm對應(yīng)的透過率t400與t550的比值，聯(lián)合藍光激發(fā)光中心450nm峰值對應(yīng)的透過率t450與t550的比值，兩者綜合起來評估導(dǎo)光板材質(zhì)的光學性能：t400/t550和t450/t550越高，對白光led光譜還原度越高。然而，pmma導(dǎo)光板不僅存在熱加工處理過程發(fā)生黃化的問題，而且t450/t550一般不高于99.5％，t400/t550一般不高于98％。雖然這樣的衰減并不明顯，而且人眼對紫光的敏感度較弱，但隨著顯示器尺寸的增大，光線經(jīng)過多次全反射后光路被放大數(shù)十倍，容易造成遠光源區(qū)與近光源區(qū)的色域偏差加大，給導(dǎo)光板微結(jié)構(gòu)和油墨結(jié)構(gòu)的設(shè)計及工藝調(diào)整帶來嚴重的負面影響。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

基于此，有必要提供一種光學性能較好的導(dǎo)光板玻璃。

一種導(dǎo)光板玻璃，所述導(dǎo)光板玻璃以下述氧化物基準的質(zhì)量百分含量表示，包括如下組分：

55％～75％的sio2，1％～10％的al2o3，0～15％的b2o3，5％～15％的r2o，10％～20％的mo，0％～10％的zno、0％～5％的zro2及0～2％的稀土氧化物；

其中，所述r2o選自li2o、na2o及k2o中的至少一種，所述mo選自cao、sro及bao中的至少兩種。

在其中一個實施例中，以氧化物基準的質(zhì)量百分含量表示還含有0.001％～0.01％的fe2o3。

在其中一個實施例中，所述mo為sro及bao的混合物，且0.7≤bao/sro≤1.4，式中化學式代表該化合物的質(zhì)量百分含量。

在其中一個實施例中，所述mo為cao、sro及bao的混合物，且0.9≤(sro+bao)/cao≤1.5，式中化學式代表該化合物的質(zhì)量百分含量。

在其中一個實施例中，所述導(dǎo)光板玻璃中不含有ti。

在其中一個實施例中，所述導(dǎo)光板玻璃換算為2.5mm的厚度在可見光波數(shù)為380nm～780nm內(nèi)的透過率大于92％，內(nèi)透過率大于99％，折射率nd大于1.49，透過率t400/t550大于99％，t450/t550大于99.5％。

在其中一個實施例中，所述導(dǎo)光板玻璃中的sio2在導(dǎo)光板玻璃制備過程中以酸洗超白石英砂的形式引入。

在其中一個實施例中，所述酸洗超白石英砂中fe2o3含量≤30ppm。

在其中一個實施例中，所述導(dǎo)光板玻璃中的ca在導(dǎo)光板玻璃制備過程中以超白石灰石的形式引入。

在其中一個實施例中，所述超白石灰石中fe2o3含量≤50ppm。

上述導(dǎo)光板玻璃為鋁硅酸鹽玻璃，鋁硅酸鹽玻璃的強度較高，剛性較佳，其彈性模量一般為pmma材料的20倍以上，同等厚度下，玻璃導(dǎo)光板的剛性是pmma導(dǎo)光板的20倍以上，應(yīng)用于背光模組時可取消結(jié)構(gòu)支撐件，簡化背光模組的結(jié)構(gòu)；鋁硅酸鹽玻璃具有良好的熱穩(wěn)定性、耐候性和化學穩(wěn)定性，在其正常工作范圍和使用環(huán)境條件下，其受熱膨脹和吸濕膨脹較小，不會對顯示 效果和結(jié)構(gòu)支撐造成影響；導(dǎo)光板玻璃換算為2.5mm的厚度在可見光波數(shù)為380nm～780nm內(nèi)的透過率大于92％，內(nèi)透過率大于99％，折射率nd大于1.49，透過率t400/t550大于99％，t450/t550大于99.5％。

具體實施方式

為了便于理解本發(fā)明，下面將對本發(fā)明進行更全面的描述。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式來實現(xiàn)，并不限于本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本發(fā)明的公開內(nèi)容的理解更加透徹全面。

一實施方式的導(dǎo)光板玻璃，以下述氧化物基準的質(zhì)量百分含量表示，包括如下組分：

55％～75％的sio2，1％～10％的al2o3，0～15％的b2o3，5％～15％的r2o，10％～20％的mo，0％～10％的zno、0％～5％的zro2及0～2％的稀土氧化物；

其中，r2o選自li2o、na2o及k2o中的至少一種，mo選自cao、sro及bao中的至少兩種。

二氧化硅(sio2)是重要的玻璃形成氧化物。sio2可以降低玻璃的熱膨脹系數(shù)，提高玻璃的熱穩(wěn)定性、化學穩(wěn)定性、軟化點、機械強度和透紫外光能力。sio2的含量在55～75％(wt)較為合適，優(yōu)選在60～72％，特優(yōu)選在65～70％。當含量較高時，需要較高的熔化溫度，且析晶傾向增大，同時過多的sio2原料比重會導(dǎo)致fe含量偏高，最終影響玻璃的光學性能。

al2o3屬于中間體氧化物，能降低玻璃的析晶傾向，提高玻璃的化學穩(wěn)定性、機械強度和折射率，并能減輕熔融玻璃液對耐火材料的侵蝕。al2o3的含量在1～10％(wt)較為合適，優(yōu)選在1～7％，特優(yōu)選在2～5％。高含量的al2o3，容易導(dǎo)致玻璃的熔制溫度升高，但同樣可以補強玻璃網(wǎng)絡(luò)連接程度，可以獲得較低的熱膨脹系數(shù)，al2o3的含量較多，需要較高的熔化溫度，而且一般以長石類礦物原料引入al2o3有利于玻璃配合料的熔化，但長石類礦物中的重金屬成分不夠穩(wěn)定，容易對玻璃的光學性能造成負面影響。

導(dǎo)光板玻璃為鋁硅酸鹽玻璃，b2o3在硅酸鹽玻璃體系中與硅氧四面體共同組成結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，能降低玻璃的膨脹系數(shù)，提高玻璃的熱穩(wěn)定性、化學穩(wěn)定性， 增強玻璃的折射率和改善玻璃的光澤，但不是必需成分。b2o3在高溫時能起到助熔作用，降低玻璃的高溫粘度，在低溫時提高玻璃的粘度玻璃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中形成較多的[bo4]四面體，可以有效改善玻璃的熱穩(wěn)定性，但含量過高容易降低折射率，不利于光線做全反射傳導(dǎo)。b2o3的含量在0～15％(wt)較為合適，優(yōu)選在0～7％，根據(jù)不同堿金屬和堿土金屬含量可以確定更優(yōu)的b2o3的含量。b2o3不是必需成分，一般在需要更低的熱膨脹系數(shù)的玻璃時可引入一定量。當b2o3引入量過高時，由于硼氧三角體增多，容易發(fā)生“硼反?！爆F(xiàn)象。

r2o是玻璃網(wǎng)絡(luò)外體氧化物，能提供游離氧是玻璃結(jié)構(gòu)中的o/si比值增加，發(fā)生斷鍵，因而可以降低玻璃的粘度，作為原料成分中的主要助熔劑。然而，r2o會增大玻璃的熱膨脹系數(shù)，降低玻璃的熱穩(wěn)定性、化學穩(wěn)定性和機械性能。r2o的含量在5～15％(wt)較為合適，優(yōu)選在5～13％，特優(yōu)選在5～11％。較高含量的li2o可以有效降低玻璃的高溫粘度，但其作為原料價格較昂貴。

cao是網(wǎng)絡(luò)外體氧化物，在導(dǎo)光板玻璃結(jié)構(gòu)中主要起穩(wěn)定劑作用，提高玻璃的化學穩(wěn)定性和機械強度。cao的含量在3～12％(wt)較為合適，優(yōu)選在5～10％，特優(yōu)選在5～8％。cao的含量較高時，增大玻璃的析晶傾向，且容易使玻璃發(fā)脆，成型后的退火速率需要提高，否則容易炸裂。

sro及bao的作用與cao類似，可提高玻璃的折射率，修飾玻璃的光學常數(shù)。sro的含量在0～10％(wt)較為合適，優(yōu)選在2～8％，特優(yōu)選在3～6％。bao含量比例較高時，會使紫外吸收向長波方向移動，bao的含量在1～10％(wt)較為合適，優(yōu)選在2～7％，特優(yōu)選在3～5％。

sr²⁺和ba²⁺可有效提高玻璃的折射率，以滿足導(dǎo)光板玻璃較高折射率的要求。然而，隨著堿土金屬離子半徑的增大，紫外截止波長向長波方向移動，容易增大紫光區(qū)的吸收。因此，借助三元或者二元混合堿效益，可以在光學性能方面達到最佳狀態(tài)，折射率nd與透過率比例t400/t550、t450/t550達到理想狀態(tài)。堿土金屬含量配比中，0.9≤(sro+bao)/cao≤1.5，優(yōu)選1.1≤(sro+bao)/cao≤1.2；0.7≤bao/sro≤1.4，優(yōu)選1.0≤bao/sro≤1.1，式中化學式代表該化合物的質(zhì)量百分含量。

zno在高溫下具有較好的助熔效果，可以有效降低導(dǎo)光板玻璃的高溫粘度， 但不是必需成分，其可作為中間體氧化物，在游離氧充足時，可以形成鋅氧四面體進入玻璃結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，使玻璃結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定，能降低玻璃的熱膨脹系數(shù)，提高玻璃的熱穩(wěn)定性、化學穩(wěn)定性和折射率。zno的含量在0～10％(wt)較為合適，優(yōu)選在0～6％，特優(yōu)選在0～4％。zno含量較高時，玻璃析晶傾向較高，容易導(dǎo)致玻璃失透。

zro2為中間體氧化物，能提高玻璃的粘度、彈性模量、折射率、熱穩(wěn)定性、化學穩(wěn)定性和機械強度，不是必需成分。zro2的含量在0～5％(wt)較為合適，優(yōu)選在0～3％。zro2含量較高時，玻璃較難熔化，熔制溫度升高，同時玻璃析晶傾向較高，容易導(dǎo)致玻璃失透。

稀土氧化物作為網(wǎng)絡(luò)外體氧化物，能降低玻璃粘度，顯著提高玻璃的折射率，對玻璃的光學常數(shù)其修飾作用。其不是必需成分，在導(dǎo)光板某些特殊應(yīng)用上需要更低的色散系數(shù)時，可引入少量la2o3。其含量在0～2％(wt)較為合適，優(yōu)選在0～1％。稀土氧化物含量較高，容易造成玻璃著色，同時極大地增加玻璃的原料成本。

fe2o3作為玻璃成分中的雜質(zhì)，對玻璃透過率和顏色造成極大的影響，需要被嚴苛地控制其含量。為了獲得良好的可見光透過率，其含量控制在0.001％～0.01％較為合適，優(yōu)選≤80ppm，特優(yōu)選≤50ppm。

主流的超白玻璃的可見光透過率一般大于91.5％，主要特點在于其fe2o3含量控制在120ppm以內(nèi)，優(yōu)質(zhì)的超白玻璃可控制在100ppm以內(nèi)。在應(yīng)用于導(dǎo)光板領(lǐng)域，超白玻璃雖然在機械強度、熱穩(wěn)定性、耐候性和化學穩(wěn)定性上優(yōu)于pmma材料，但整體光學性能略低于pmma，由于成分均一性和含有一定量fe2o3使其對光的色散較大，容易使背光模組出光面的色偏和顏色均一性較差。

對于導(dǎo)光板而言，需要其在可見光波長380～780nm范圍內(nèi)的透過率盡可能的高，盡量不發(fā)生任何波數(shù)范圍內(nèi)光的吸收，從而可以匹配不同光譜特性的背光源。光學級pmma在紫光區(qū)域的透過率較差，也說明其材質(zhì)受紫光及紫外光長時間照射容易發(fā)生老化衰變等問題。在這一問題上，玻璃材質(zhì)導(dǎo)光板擁有得天獨厚的優(yōu)勢。然而，玻璃原料硅砂、石灰石等容易引入fe等著色金屬離子，含量較高時嚴重影響玻璃的光學性能。

鐵在玻璃中以fe²⁺和fe³⁺的形式存在，玻璃的顏色主要取決于兩者的平衡態(tài)。fe²⁺離子從可見光區(qū)域的一部分至紅外區(qū)域均有較寬的吸收，在可見光譜區(qū)的吸收能力約為fe³⁺的10倍，著色能力也是fe³⁺的10倍，但少量fe³⁺的玻璃在光譜紫外區(qū)也能呈現(xiàn)出強烈的吸收，進而影響到玻璃在可見光紫光區(qū)的透過率。

另一方面，玻璃中引入r⁺和m²⁺離子后，硅酸鹽玻璃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)斷裂形成較多的非橋氧，電子容易從非橋氧上受激發(fā)，產(chǎn)生紫外光范圍的吸收，紫外截止波長增大，進而影響可見光紫光區(qū)域的吸收。在保證鋁硅酸鹽玻璃熔化質(zhì)量的前提下，盡量降低堿金屬和堿土金屬的含量，并利用混合堿效益可促使fe³⁺離子在紫外區(qū)的吸收峰向低波數(shù)方向移動，進而可控制玻璃在紫光區(qū)域的吸收。

由于玻璃制備時，礦物原料中不可避免的存在著fe2o3等雜質(zhì)，在礦物原料的選擇上尤為關(guān)鍵。引入fe2o3等雜質(zhì)的主要礦物原料為石英砂、石灰石，因此優(yōu)選的，導(dǎo)光板玻璃中的sio2在導(dǎo)光板玻璃制備過程中以酸洗超白石英砂的形式引入，酸洗超白石英砂中fe2o3含量≤30ppm較為合適，優(yōu)選≤20ppm，進一步優(yōu)選≤10ppm；鋁硅酸鹽玻璃中的ca在鋁硅酸鹽玻璃制備過程中以超白石灰石的形式引入，超白石灰石中fe2o3含量≤50ppm較為合適，優(yōu)選≤30ppm。

稀土氧化物作為網(wǎng)絡(luò)外體氧化物，能降低玻璃粘度，顯著提高玻璃的折射率，對玻璃的光學常數(shù)其修飾作用。其不是必需成分，在導(dǎo)光板玻璃某些特殊應(yīng)用上需要更低的色散系數(shù)時，可引入少量la2o3。其含量在0～2％(wt)較為合適，優(yōu)選在0～1％。稀土氧化物含量較高，容易造成玻璃著色，同時極大地增加玻璃的原料成本。

優(yōu)選的，導(dǎo)光板玻璃中不含有ti，目的就是避免其對紫光區(qū)域的吸收，只有盡量避免導(dǎo)光板玻璃對近紫外區(qū)到紫光區(qū)間產(chǎn)生任何的吸收，t400/t550和t450/t550才可能越高，才可以滿足導(dǎo)光板玻璃對白光led較高的光學還原度。

優(yōu)選的，導(dǎo)光板玻璃換算為2.5mm的厚度在可見光波數(shù)為380nm～780nm內(nèi)的透過率大于92％，內(nèi)透過率大于99％，折射率nd大于1.49，透過率t400/t550大于99％，t450/t550大于99.5％。

上述導(dǎo)光板玻璃為鋁硅酸鹽玻璃，鋁硅酸鹽玻璃的強度較高，剛性較佳，其彈性模量一般為pmma材料的20倍以上，同等厚度下，玻璃導(dǎo)光板的剛性 是pmma導(dǎo)光板的20倍以上，應(yīng)用于背光模組時可取消結(jié)構(gòu)支撐件，簡化背光模組的結(jié)構(gòu)；鋁硅酸鹽玻璃具有良好的熱穩(wěn)定性、耐候性和化學穩(wěn)定性，在其正常工作范圍和使用環(huán)境條件下，其受熱膨脹和吸濕膨脹較小，不會對顯示效果和結(jié)構(gòu)支撐造成影響；導(dǎo)光板玻璃中引入r⁺和m²⁺離子后，導(dǎo)光板玻璃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)斷裂形成較多的非橋氧，電子容易從非橋氧上受激發(fā)，產(chǎn)生紫外光范圍的吸收，紫外截止波長增大，進而影響可見光紫光區(qū)域的吸收，在保證導(dǎo)光板玻璃熔化質(zhì)量的前提下，盡量降低堿金屬和堿土金屬的含量，并利用混合堿效益可促使fe³⁺離子在紫外區(qū)的吸收峰向低波數(shù)方向移動，進而可控制玻璃在紫光區(qū)域的吸收；導(dǎo)光板玻璃中嚴格控制fe離子總量，并確定了fe²⁺離子比例在最優(yōu)范圍，以獲得對白光led最佳的還原度。

上述導(dǎo)光板玻璃的制備方法，包括以下步驟：

步驟s100、按各氧化物基準的質(zhì)量百分含量稱取對應(yīng)的原料混合后熔融得到玻璃液。

優(yōu)選的，按各氧化物基準的質(zhì)量百分含量稱取對應(yīng)的原料混合后在1350℃～1400℃下保溫至少0.5小時繼續(xù)升溫值玻璃熔制溫度得到玻璃液。

優(yōu)選的，導(dǎo)光板玻璃中的sio2在導(dǎo)光板玻璃制備過程中以酸洗超白石英砂的形式引入，酸洗超白石英砂中fe2o3含量≤30ppm較為合適，優(yōu)選≤20ppm，進一步優(yōu)選≤10ppm；導(dǎo)光板玻璃中的ca在導(dǎo)光板玻璃制備過程中以超白石灰石的形式引入，超白石灰石中fe2o3含量≤50ppm較為合適，優(yōu)選≤30ppm。

用于制備玻璃配合料的原料為：酸洗超白石英砂、鋁粉、硼砂、碳酸鋰、純堿、碳酸鉀、超白石灰石、碳酸鍶、碳酸鋇、氧化鋅、鋯石、硫酸鈉、氧化鑭等。但原料的種類并不限于此。

步驟s200、將玻璃液均化澄清后澆鑄在模具中成型，并進行退火得到導(dǎo)光板玻璃。

優(yōu)選的，將玻璃液在1570℃～1620℃下均化澄清至少5小時后澆鑄在模具中成型，并在508℃～600℃下進行退火至少0.5h。

上述導(dǎo)光板玻璃的制備方法，工藝簡單。

以下結(jié)合具體實施例對上述導(dǎo)光板玻璃進行詳細說明。

實施例1～7

實施例1～7的導(dǎo)光板玻璃中的各組分的摩爾百分含量如表1所示。

表1

注：表1中，各組分的摩爾百分含量計算時未將fe2o3的含量計算在內(nèi)。

實施例1～7的導(dǎo)光板玻璃制備時，將原料充分混合均勻后待實驗室高溫電爐升溫至1350℃時，將玻璃配合料裝入鉑金坩堝并一起放入電爐中，1350℃保溫0.5h后繼續(xù)升溫至玻璃熔制溫度，玻璃液在1620℃下均化澄清5h以上。然后，將玻璃液澆注在特制的成型模具中形成規(guī)定的形狀，并在馬弗爐中600℃下退火0.5h，通過切磨拋制備得到可用于測試的樣片。其中，fe2o3含量由試樣的 熒光x射線分析所得。如表1示，實施例1-7中導(dǎo)光板玻璃中鐵含量均可控制在100ppm以內(nèi)。

對實施例1-7的導(dǎo)光板玻璃、對比例1的普通超白玻璃及對比例2的pmma制成相同的樣品進行測試，測試結(jié)果見表2。

其中，10²dpa.s溫度采用gb/t10247-2008測定；

熱膨脹系數(shù)(cte)、轉(zhuǎn)變溫度、折射率、透過率、內(nèi)透過率、通過無色光學玻璃測試方法：gb/t7962-2010測定。

表2

從表2中可以看出，實施例1～7的導(dǎo)光板的光學性能均明顯優(yōu)于對比例1 及對比例2，且對白光led光譜還原度非常高。

以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的一種或幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準。