专利名称：一种液晶显示器用玻璃及其制造方法
技术领域：
本发明涉及玻璃制造领域，特别是一种液晶显示器用玻璃及其制造方法。
背景技术：
在高度信息化的社会中，随着笔记本、平板电脑、数码照相机、手机及相关电子设备的急速普及，液晶显示器在其中扮演的角色越来越重要，具有轻薄化、平面化、全彩化及高色彩对比性的液晶显示器产品将更为市场所接受。液晶显示器衬底通常由玻璃板组成，也就是基板玻璃，这些基板玻璃必须满足很高的制造标准。制造液晶显示器基板玻璃需考虑的因素为
(1)具有较高的玻璃应变温度，使基板玻璃转化成具有高热安定性；
(2)与硅晶体有更接近的热膨胀系数，以开启在玻璃上能镶合硅芯片的可能性；
(3)耐化学性，使制作工艺能在严苛的蚀刻条件下进行；
(4)不会有碱金属离子迁移出玻璃表面而破坏晶体管等组件；
(5)较高的比弹性模量。在现有的基板玻璃制造工艺中，完全满足以上要求的产品还未出现。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种液晶显示器用玻璃及其制造方法，使其具有高应变点、低膨胀系数、高弹性模量、基本无碱且耐化学性的特点。本发明的实施例提供了一种液晶显示器用玻璃，各组分的重量百分率组成为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。本发明的实施例还提供了一种制造液晶显示器用玻璃的方法，包括
对制造玻璃的原料进行配比，各组分的重量百分率组成为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 ；
控制玻璃液流熔化时间为6-8小时，熔化池内熔化温度为1550°C，澄清均化温度为 1590°C，成型温度为1240°C，液相温度为1130°C，退火温度为710°C ；
使用真空泵将玻璃液上部空间的压力控制在200乇以下，进入工作池。本发明的实施例还提供了另一种制造液晶显示器用玻璃的方法，包括
对制造玻璃的原料进行配比，各组分的重量百分率组成为对制造玻璃的原料进行配比，各组分的重量百分率组成为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 ；
控制玻璃液流熔化时间为6-8小时，熔化池内熔化温度为1550°C，澄清均化温度为 1590°C，成型温度为1240°C，液相温度为1130°C，退火温度为710°C ；
使用真空泵将玻璃液上部空间的压力控制在200乇以下，进入工作池。本发明实施例提供的液晶显示器用玻璃及其制造方法，通过对其各项理化性能分析，完全能够满足液晶显示器显示屏基板玻璃制造工艺要求，与现有基板玻璃相比，工艺简单，玻璃液易于熔化、澄清、均化，玻璃密度更低，弹性模量更高，并具有高应变性、低膨胀系数和耐化学性的优点，且原料中基本无碱。是适合大规模浮法工艺生产的液晶显示器基板玻璃。
图1为本发明实施例提供的制造液晶显示器用玻璃的方法流程图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。实施例一
该实施例提供了一种液晶显示器用的基板玻璃，该玻璃以下列各原料按重量百分率(wt % )制备而成: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为澄清剂，可根据需要选择三种中的至少一种。采用以上成分和百分率制备而成的玻璃，其密度小于2. 38g/Cm3，20-300°C范围的平均线膨胀系数大于31 X 10-7/°C，小于39X 10-7/°C，优选小于38X 10-7/°C ；应变点大于650°C，优选不低于660°C ；弹性模量大于7. :3kg/mm2，优选大于7. 4kg/mm2，更优选大于 7. 5kg/mm2,该玻璃特别适合用于制造平板显示器基板玻璃。在本实施例中，SiA的重量百分率为58-64%。S^2为主要的玻璃网络形成剂，可以降低玻璃的热膨胀系数和密度，提高玻璃应变点，但增加玻璃熔点。SW2含量低于58wt % 时，不易获得低膨胀、低密度和高应变点的玻璃，会降低玻璃的耐酸性等化学稳定性；S^2 含量在以上时，玻璃的高温粘度增加，造成玻璃熔制温度过高，玻璃熔制困难。优选控制58-6 ，更优选控制在59-60%，在此优选重量百分率范围内，能够获得最佳的高应变点和低膨胀系数，且具有较好的化学稳定性。化03既是玻璃网络形成体，又是一种助熔剂，它可以降低玻璃粘度和提高玻璃稳定性。在本实施例中，B2O3的重量百分率为8-15%，化03含量低于8wt%，无法起到助熔作用，不利于降低玻璃密度，同时玻璃的抗缓冲氢氟酸溶液的能力较差，B2O3含量超过15wt% 时，玻璃应变点降低太大，并降低玻璃的抗酸性，同时使玻璃的分相倾向增加，降低玻璃稳定性。优选控制在8-12%，更优选控制在9-11%，在此优选重量百分率范围内，同样有助于玻璃具有较佳的高应变点和化学稳定性。Al2O3可以显著提高玻璃的和弹性模量，增加玻璃的化学稳定性，还可以增加玻璃稳定性，降低玻璃的热膨胀系数，此外，还可以提高玻璃的弹性模量。在本实施例中，Al2O3 的重量百分率为12-16%，A1203含量低于12wt%，不易获得高应变点的无碱玻璃，玻璃化学稳定性不足，不利于提高玻璃的弹性模量；Al2O3含量大于16wt%会显著增加玻璃的高温粘度，使熔制温度升高。优选控制在13-16%，更优选控制在14-15%，在此范围内，玻璃应变点高，弹性模量高，膨胀系数低，且化学稳定性好。MgO具有降低玻璃高温粘度、增加低温粘度的作用，还可明显提高玻璃的弹性模量。在本实施例中，其含量限定在5-9wt%，MgO含量低于5 时，其作用不明显；高于 9wt%，会降低玻璃稳定性，增加液相温度，使玻璃抗失透能力下降。为提高玻璃的弹性模量，优选控制在5-8%，更优选控制在5-7%。CaO同样具有降低玻璃高温粘度、增加低温粘度的作用，起到助熔剂作用，并可以增加玻璃耐酸性。在本实施例中，CaO含量限定在6-8wt%之间，CaO含量大于8wt%，会使玻璃膨胀系数增加过大，玻璃的抗冲氢氟酸溶液能力下降，并降低玻璃稳定性，使玻璃失透倾向增加；CaO含量小于6wt%，对降低玻璃熔制温度和提高玻璃抗酸性不利，优选控制在 6-7% οBaO具有增加玻璃化学稳定性和提高玻璃抗失透的作用，本申请人发现通过在没有氧化锶时加入氧化钡，一方面，可以达到很低的密度，另一方面，可以达到高的弹性模量。 还满足对于粘度曲线和高转变温度的特别需要。BaO含量优选控制在2-4 wt%。IO3可以显著地提高玻璃的弹性模量，并可降低玻璃的熔化温度。在本实施例中， Y2O3的含量为i-#t%。IO3的含量低于时，作用不明显；超过时，对玻璃析晶稳定性不利，并过于增加玻璃成本。优选控制在2-4%，更优选控制在2-3%。 碱金属氧化物(R = Li，Na或K)可以显著地降低玻璃的熔化温度，还可以抑制玻璃的分相，从而提高玻璃的析晶稳定性。但在液晶面板制造过程中，由于碱金属氧化物损害半导体膜的性能，其含量受到限制。本实施例中，碱金属氧化物的含量优选不超过 0. OSwt %，较好不超过0. 06wt% ；由于玻璃中的碱金属氧化物是无法避免的，优选控制在 0. 01-0. 06%。本实施例的玻璃中还含有至少一种选自下列组分的澄清剂0-2Sn02，0-0. 5Ce02, 0-1CL·澄清剂的含量主要是为了提高玻璃的熔制质量，减少玻璃中的气泡，但过多的澄清剂会导致玻璃稳定性下降，也会对玻璃的其它性质造成不利的影响。实施例二
在本发明的一个较佳实施例中，采用如下方法制造显示器用玻璃。玻璃应用常规的浮法玻璃工艺成型，具体制造方法如图1所示
步骤101、对制造玻璃的原料进行配比。该液晶显示器基板玻璃的玻璃配合料含有石英砂、氧化铝、硼酸、碳酸钙、碳酸钡与混合稀土氧化物，其基本玻璃氧化物的重量百分含量为60Si02、9403、12Al203、7Mg0、6Ca0、3Ba0、l. 5Y203>0. 005R20(R = Li, Na 或 K)，ISnO2, 0. 45Ce02。步骤102、玻璃液流熔化控制。控制玻璃液流熔化时间为6-8小时左右，该熔化池内熔化温度为1550°C，澄清均化温度为1590°C，成型温度为1240°C，液相温度为1130°C，退火温度为710°C。步骤103、使用真空泵将玻璃液上部空间的压力控制在200乇以下，玻璃液能够得到充分的澄清均化，然后进入工作池。根据实验，利用上述方法加工成型的液晶显示器基板玻璃的性能指标如下(1) 应变温度6801;(2)平均线热膨胀系数(α 20 300°C):38X10-7/°C;(3)密度2. 375g/ cm 3； (4)弹性模量为7. 4kg/mm2,该玻璃特别适合用于制造平板显示器基板玻璃。实施例三
玻璃的制备方法同实施例二，其不同处在于液晶显示器基板玻璃的玻璃基本氧化物组分含量不同，其基本玻璃氧化物的重量百分含量为58Si02、10B203、13Al203、6Mg0、7Ca0、 2. 5Ba0、2Y203、0. IR2O(R = Li，Na 或 K)，ISnO2,0. 4Ce02。制备出来的液晶显示器基板玻璃的性能指标如下(1)应变温度670°C (2)平均线热膨胀系数(α 20- 300°C):37X10-7/°C (3)密度2. 377g/cm3 (4)弹性模量为 7. 5kg/ mm2，该玻璃特别适合用于制造平板显示器基板玻璃。其中，玻璃的密度P采用阿基米德法测定；20-300°C的热膨胀系数采用膨胀计测量，以平均膨胀系数表示；玻璃的应变点采用ASTMC598所规定的弯梁法测定；通过共振法测定弹性模量。通过实施例二和三的各项理化性能要求，完全能够满足液晶显示器显示屏基板玻璃制造工艺要求，与现有基板玻璃相比，工艺简单，玻璃液易于熔化、澄清、均化，玻璃密度更低，弹性模量更高，并具有高应变性、低膨胀系数和耐化学性的优点，且原料中基本无碱。 是适合大规模浮法工艺生产的液晶显示器基板玻璃。总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。
权利要求
1.一种液晶显示器用玻璃，其特征在于，各组分的重量百分率组成为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.根据权利要求1所述的液晶显示器用玻璃，其特征在于，所述SiO2的重量百分率为 58%-62%。
3.根据权利要求1所述的液晶显示器用玻璃，其特征在于，所述氏03的重量百分率为8%-12%ο
4.根据权利要求1所述的液晶显示器用玻璃，其特征在于，所述Al2O3的重量百分率为 13%-16%ο
5.根据权利要求1所述的液晶显示器用玻璃，其特征在于，所述MgO的重量百分率为 5%-8%。
6.根据权利要求1所述的液晶显示器用玻璃，其特征在于，所述CaO的重量百分率为 6%-7%。
7.根据权利要求1所述的液晶显示器用玻璃，其特征在于，所述IO3的重量百分率为 2%-4%o
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的液晶显示器用玻璃，其特征在于，所述&0(R= Li，Na或K)的重量百分率为不超过0.08%。
9.根据权利要求1所述的液晶显示器用玻璃，其特征在于， 所述SW2的重量百分率为59%-60% ；所述化03的重量百分率为9%-11% ；所述Al2O3的重量百分率为14%-15% ；所述MgO的重量百分率为5%-7% ；所述^O3的重量百分率为2%-3% ；所述R2O(R = Li，Na或K)的重量百分率为0. 01%-0. 06%。
10.一种制造如权利要求1所述液晶显示器用玻璃的方法，其特征在于，包括对制造玻璃的原料进行配比，各组分的重量百分率组成为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 ；控制玻璃液流熔化时间为6-8小时，熔化池内熔化温度为1550°C，澄清均化温度为 1590°C，成型温度为1240°C，液相温度为1130°C，退火温度为710°C ；使用真空泵将玻璃液上部空间的压力控制在200乇以下，进入工作池。
11.一种制造如权利要求1所述液晶显示器用玻璃的方法，其特征在于，包括对制造玻璃的原料进行配比，各组分的重量百分率组成为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 ；控制玻璃液流熔化时间为6-8小时，熔化池内熔化温度为1550°C，澄清均化温度为 1590°C，成型温度为1240°C，液相温度为1130°C，退火温度为710°C ；使用真空泵将玻璃液上部空间的压力控制在200乇以下，进入工作池。
全文摘要
本发明公开了一种液晶显示器用玻璃，各组分的重量百分率组成为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。本发明还公开了两种制造所述液晶显示器用玻璃的方法。本发明实施例提供的液晶显示器用玻璃及其制造方法，通过对其各项理化性能分析，完全能够满足液晶显示器显示屏基板玻璃制造工艺要求，与现有基板玻璃相比，工艺简单，玻璃液易于熔化、澄清、均化，玻璃密度更低，弹性模量更高，并具有高应变性、低膨胀系数和耐化学性的优点，且原料中基本无碱。是适合大规模浮法工艺生产的液晶显示器基板玻璃。
文档编号C03C3/095GK102417300SQ20111025396
公开日2012年4月18日 申请日期2011年8月31日 优先权日2011年8月31日
发明者杜寰, 林斌, 韩郑生 申请人:中国科学院微电子研究所