一种不含硼的无碱铝硅酸盐玻璃的制作方法
【专利摘要】一种不含硼的无碱铝硅酸盐玻璃，解决了现有无碱铝硅酸盐玻璃中氧化硼造成玻璃应变点降低、玻璃密度大、弹性模量不够高以及澄清剂使用不当的技术问题，采用的技术方案是，所述无碱玻璃的组成成分及按摩尔百分比计算配比包括：SiO2 68.5～72.5%，Al2O3 12.5～16%，MgO 2～6%，CaO 3.5～5.5%，SrO 0.5～3.5%，BaO 1～5%，ZnO 0.5-4%。本发明具有较高的化学稳定性，具有较高的应变点，具有较高的杨氏模量，具有较高的比模数，具有较高的透过率，具有较低的熔化温度，具有较低的液相线温度，具有较低的密度。
【专利说明】-种不含棚的无碱锅枯酸盐玻璃
【技术领域】
[0001] 本发明属于玻璃制造领域，涉及一种碱±铅娃酸盐玻璃及其组分，不含碱金属。本 发明是一种绿色环保型玻璃，具有较高的化学稳定性和机械性能；具有较低的膨胀系数和 液相线温度；它可广泛适用于制作平面显示及照明的玻璃基板、光伏器件或者其他光电器 件的玻璃基板，玻纤等行业用玻璃组合物。特别是一种不含测的无碱铅娃酸盐玻璃。
【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、有机发光二极管W及应用低温多晶娃技术的有源矩阵液晶显示器件，该些显示 器件都基于使用薄膜半导体材料生产薄膜晶体管技术。主流的娃基TFT可分为非晶娃TFT、 多晶娃TFT和单晶娃TFT,其中非晶娃TFT为现在主流TFT-LCD应用的技术，非晶娃TFT技 术在生产制程中的处理温度可W在300?45CTC温度下完成。而LTPS多晶娃TFT在制造过程 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，该就对基 板玻璃性能提出了更高的要求，优选的应变点高于65(TC，更优选的是高于67(TC、70(TC、 72(TC，W使基板在面板制程中具有尽量小的热收缩，因此基板的应变点温度越高越好。同 时玻璃基板的热膨胀系数需要与娃的热膨胀系数相近，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2扩39X ICTVC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烙化温度和液相线温度。
[0003] 用于平面显示的玻璃基板，需要通过姗射、化学气相沉积等技术在底层基板玻璃 表面形成透明导电膜、绝缘膜、半导体膜及金属膜，然后通过光蚀刻技术形成各种电路和 图形，如果玻璃含有碱金属氧化物，在热处理过程中碱金属离子扩散进入沉积半导体材料， 会损害半导体膜特性，因此，TFT玻璃应不含碱金属氧化物。现有技术，首选的是W Si〇2、 AI2O3、82〇3、碱±金属氧化物MgO、化0、SrO等为主成分的碱±铅娃酸盐玻璃。
[0004] 大多数娃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。但同时会造成高温烙化和澄清困难，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] 在高铅无碱娃酸盐玻璃体系中，添加氧化测Bs化可W带来良好的助烙效果，同时 有利于提升玻璃耐化性。但是在低温粘度区，Bs化却使得玻璃应变点显著降低，那么如何同 时提高玻璃基板的耐化性和应变点温度就成为长期困扰本领域技术人员的一道难题。
[0006] 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。
[0007] 随着智能手机与平板电脑的普及，开启了智能移动的时代。W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，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。在该样的趋势下， 对显示器性能的要求也在不断提高，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。在该种发展潮流引导下，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0. 25mm、0. 2mm、 0. 1mm，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，使用氨氣酸或氨氣酸 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+Si〇2=SiF4+2H2〇， 次要化学反应；R0+2H+=R2++H20 (R代表碱±金属等)。
[0008] 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，需要进行二次 抛光或者直接废弃，增加了玻璃基板的生产成本。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W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。
[0009] 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、翅曲成了重点研究课题。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。较大的垂度或翅曲会导致碎片率提高W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W表示如下：
【权利要求】
1. 一种不含硼的无碱铝硅酸盐玻璃，其特征在于：所述无碱玻璃的组成成分及按摩尔 百分比计算配比包括： Si02 68. 5?72. 5 %， A1203 12. 5?16%， MgO 2?6 %， CaO 3. 5?5. 5%， SrO 0? 5?3. 5%， BaO 1?5%， ZnO 0? 5-4%。
2. 根据权利要求1所述的一种不含硼的无碱铝硅酸盐玻璃，其特征在于：所述无碱玻 璃的组成成分中按摩尔百分比计算：Si02+Al203>83%。
3. 根据权利要求1所述的一种不含硼的无碱铝硅酸盐玻璃，其特征在于：所述无碱玻 璃的组成成分中按摩尔百分比计算：MgO/R' 0〈0. 4,其中，R' 0=Mg0+Ca0+Sr0+Ba0+Zn0。
4. 根据权利要求1所述的一种不含硼的无碱铝硅酸盐玻璃，其特征在于：所述无碱玻 璃的组成成分中按摩尔百分比计算：ZnO/R' 0〈0. 4,其中，R' 0=Mg0+Ca0+Sr0+Ba0+Zn0。
5. 根据权利要求1所述的一种不含硼的无碱铝硅酸盐玻璃，其特征在于：所述无碱玻璃的组成成分中按摩尔百分比计算：(MgO+ZnO)/R' 0>0. 3,其中， R' 0=Mg0+Ca0+Sr0+Ba0+Zn0。
6. 根据权利要求1所述的一种不含硼的无碱铝硅酸盐玻璃，其特征在于：所述无碱玻璃的组成成分中按摩尔百分比计算：〇. 8〈 A1203/R' 0〈1. 0,其中， R' 0=Mg0+Ca0+Sr0+Ba0+Zn0。
7. 根据权利要求1所述的一种不含硼的无碱铝硅酸盐玻璃，其特征在于：所述无碱玻 璃的组成成分中还含有SnO,以摩尔百分量计，SnO的添加范围是：0. 05~0. 1%。
8. 根据权利要求1所述的一种不含硼的无碱铝硅酸盐玻璃，其特征在于：所述无碱玻 璃的组成成分中按摩尔百分比计算：A1203的优选范围是13~14. 5%。
9. 根据权利要求1所述的一种不含硼的无碱铝硅酸盐玻璃，其特征在于：所述无碱玻 璃的组成成分中按摩尔百分比计算：ZnO的优选范围是0. 6~3%。
10. 根据权利要求1所述的一种不含硼的无碱铝硅酸盐玻璃，其特征在于：所述无碱玻 璃的组成成分中按摩尔百分比计算：Si02的优选范围是69~71%。
【文档编号】C03C3/087GK104326662SQ201310749563
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2013年12月31日 优先权日:2013年12月31日
【发明者】张广涛, 何豪, 王世岚, 李俊锋, 闫冬成, 王丽红 申请人:东旭集团有限公司