一种无碱玻璃的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种无碱玻璃，所述的玻璃中各化学成分的摩尔百分含量为：SiO2 68.5-72%，Al2O312.6-15%，B2O3 1-3.7%，MgO0.1-5.5%，CaO4-7%，ZnO0.05-4%，SrO1-3.5%，SnO0.05-0.1%。具有高化学稳定性、高应变点、高杨氏模量、低膨胀系数、低熔化温度、低液相线温度等优点，该配方组成中的ZnO、MgO，能显著降低高温粘度，具有较低的熔化温度。此材料可广泛适用于制作平面显示器、光伏器件或者其他光电器件的玻璃基板，特别适用使用低温多晶硅LTPS技术的TFT-LCD、OEL的玻璃基板等。
【专利说明】-种无碱玻璃
【技术领域】
[0001] 本发明属于玻璃生产【技术领域】，涉及一种可广泛适用于制作平面显示、照明、光伏 器件或者其他光电器件的玻璃基板的配方，具体地说是一种不含碱金属的碱土铝硅酸盐玻 3? 〇
【背景技术】
[0002] 随着光电行业的快速发展，对各种显示器件的需求正在不断增长，比如有源矩阵 液晶显示AMIXD、有机发光二极管OLED以及应用低温多晶硅技术的有源矩阵液晶显示LTPS TFT-IXD器件，这些显示器件都基于使用薄膜半导体材料生产薄膜晶体管TFT技术。主流 的硅基TFT可分为非晶硅（a-S i) TFT、多晶硅（p-S i) TFT和单晶硅（SCS ) TFT，其中非晶硅 (a-Si) TFT为现在主流TFT-LCD应用的技术，非晶硅（a-Si) TFT技术，在生产制程中的处理 温度可以在300-450°C温度下完成。LTPS多晶硅（p-Si)TFT在制程过程中需要在较高温度 下多次处理，基板必须在多次高温处理过程中不能发生变形，这就对基板玻璃性能提出更 高的要求，优选的应变点高于650°C，更优选的是高于670°C、700°C。同时玻璃基板的膨胀 系数需要与硅的膨胀系数相近，尽可能减小应力和破坏，因此基板玻璃优选的线性热膨胀 系数在28-39 X 10-7/°C之间。为了便于生产，降低生产成本，作为显示器基板用的玻璃应该 具有较低的熔化温度和液相线温度。
[0003] 用于平面显示的玻璃基板，需要通过溅射、化学气相沉积（CVD)等技术在底层基板 玻璃表面形成透明导电膜、绝缘膜、半导体(多晶硅、无定形硅等）膜及金属膜，然后通过光 蚀刻（Photo-etching)技术形成各种电路和图形，如果玻璃含有碱金属氧化物（Na 2O, K2O, Li2O),在热处理过程中碱金属离子扩散进入沉积半导体材料，损害半导体膜特性，因此，玻 璃应不含碱金属氧化物，首选的是以Si0 2、A1203、B2O3JjE土金属氧化物RO (R0=Mg、Ca、Sr) 等为主成分的碱土铝硅酸盐玻璃。
[0004] 大多数硅酸盐玻璃的应变点随着玻璃形成体含量的增加和改性剂含量的减少而 增高。但同时会造成高温熔化和澄清困难，造成耐火材料侵蚀加剧，增加能耗和生产成本。 因此，通过组分改良，使得低温粘度增大的同时还要保证高温粘度不会出现大的提升，甚至 降低才是提高应变点的最佳突破口。
[0005] 在玻璃基板的加工过程中，基板玻璃是水平放置的，玻璃在自重作用下，有一定程 度的下垂，下垂的程度与玻璃的密度成正比、与玻璃的弹性模量成反比。随着基板制造向着 大尺寸、薄型化方向的发展，制造中玻璃板的下垂必须引起重视。因此应设计组成，使基板 玻璃具有尽可能低的密度和尽可能高的弹性模量。
[0006] 随着智能手机与平板电脑的普及，开启了智能移动的时代。以往的手机局限在通 讯功能，但目前包括智能手机与平板电脑的智能设备的性能已与笔记本接近，使得让人们 凭借无线通信的方便性无时无刻不在执行及享受较高层次的商务及娱乐活动。在这样的趋 势下，对显示器性能要求也不断提高，尤其是对移动智能设备的画面质量、在户外的可视性 能要求也正在提升，同时为了减轻手持式设备的使用负担，重量变轻、厚度变薄成为不可避 免的大趋势。在这种发展潮流引导下，显示面板正在向轻薄化、超高清显示的方向发展，面 板制程工艺向更高处理温度发展；同时单片玻璃经过工艺处理，厚度达到〇? 25mm、0. 2mm、 0. Imm甚至更薄。使玻璃变薄的方式目前主要是化学减薄，具体的说，使用氢氟酸或氢氟酸 缓冲液对玻璃基板进行腐蚀，其薄化原理如下： 主要化学反应：4HF+Si02=SiF4+2H20 次要化学反应：R〇+2H+=R2++H20 (R代表碱土金属等） 化学减薄工艺及玻璃基板减薄后的表面质量与基础玻璃组成有一定关系，现有 TFT-LCD基板玻璃在化学减薄过程中频繁出现"凹坑"、"凹凸点"等不良欠点，增加了生产成 本。具有高的化学稳定性的玻璃在减薄后具有更好的表面质量，因此研发高化学稳定性的 TFT-LCD基板玻璃，可以减少二次抛光等生产成本，提升产品品质和良品率，对于大型工业 化生产有较大益处。
[0007] 随着轻薄化趋势的发展，在G5代、G6代、G7代、G8代等更高世代玻璃基板生产中， 水平放置的玻璃基板由于自重产生的下垂、翘曲成了重要研究课题。对玻璃基板生产者而 言，玻璃板材成型后要经过退火、切割、加工、检验、清洗等多种环节，大尺寸玻璃基板的下 垂将影响在加工点之间运送玻璃的箱体中装入、取出和分隔的能力。对面板制造商来讲，类 似的问题同样存在。较大的垂度或翘曲会导致碎片率提高以及CF制程工艺报警，严重影响 产品良率。如果在两端支撑基板两边时，玻璃基板的最大下垂量（S)可以表示如下 ：
【权利要求】
1. 一种无碱玻璃，其特征在于：所述的玻璃中各化学成分的摩尔百分含量为： Si02 68. 5-72%, Al2〇3 12.6-15%, B2〇3 1-3. 7%, MgO 0. 1-5. 5%, CaO 4-7%, ZnO 0.05-4%, SrO 1-3. 5%, SnO 0· 05-0. 1%。
2. 根据权利要求1所述的一种无碱玻璃，其特征在于：Si02与A1203的摩尔百分含量之 和大于83%。
3. 根据权利要求1所述的一种无碱玻璃，其特征在于：SrO / (MgO+CaO+ZnO+SrO) <0.25〇
4. 根据权利要求1所述的一种无碱玻璃，其特征在于：(Mg0+Zn0)/ (Mg0+Ca0+Zn0+Sr0) >0. 35 〇
5. 根据权利要求1所述的一种无碱玻璃，其特征在于：〇. 8〈（Mg0+Ca0+Zn0+Sr0) / Α1203〈1· 2。
6. 根据权利要求1所述的一种无碱玻璃，其特征在于：Α1203的摩尔百分含量为 13-14. 5%。
7. 根据权利要求1所述的一种无碱玻璃，其特征在于：Ζη0的摩尔百分含量为0. 5-3%。
8. 根据权利要求1所述的一种无碱玻璃，其特征在于：Β203的摩尔百分含量为 1. 5-3. 5%〇
9. 根据权利要求1所述的一种无碱玻璃，其特征在于：Si02的摩尔百分含量为69-71%。
10. 根据权利要求1所述的一种无碱玻璃，其特征在于：Sr0的摩尔百分含量为 1. 5-3. 0%〇
【文档编号】C03C3/093GK104276756SQ201310528672
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2013年10月31日 优先权日:2013年10月31日
【发明者】张广涛, 何豪, 田鹏, 沈玉国, 李俊锋, 闫冬成, 王丽红, 侯建伟 申请人:东旭集团有限公司