一种浮法制备TFT-LCD玻璃基板的装置及方法与流程

本发明属玻璃制备领域，涉及tft-lcd玻璃制备领域，具体涉及一种浮法制备tft-lcd玻璃基板的装置及方法。

背景技术：

在浮法生产tft-lcd玻璃基板的工艺中将各种原材料加入窑炉中，通过加热至1600℃以上进行熔化成玻璃液，玻璃液从窑炉流出进入锡槽，在熔融的金属锡液上方经拉边机牵引、平铺摊开成型，玻璃液沿拉边机的牵引方向前进成型成玻璃带。对于tft-lcd玻璃来说，玻璃液进入锡槽的温度（约1100℃）比普通钠钙玻璃高出约100℃，冷却至离开锡槽进入退火窑时的温度约700℃；在上述温度范围内，玻璃处于液体状态，内部离子运动活跃，离子交换和扩散速度快，一方面在tft-lcd玻璃原料中及生产工艺中夹杂进去的钠、钾碱金属离子比较活跃，容易聚集在玻璃的表面，形成游离金属离子；另一方面在高温（600-1150℃）条件下，锡很容易被氧化，锡槽中含有的微量氧，所生成的sn²⁺、sn⁴⁺渗入玻璃里面，形成富锡层，sn²⁺、sn⁴⁺的聚集对会玻璃的折射率和透过率等产生影响。

tft-lcd玻璃基板是液晶面板的载体，生产液晶面板需要在tft-lcd玻璃基板上通过物理蒸镀、化学气相沉积、刻蚀等工艺镀上电路。液晶面板在显示的过程中需要通电使液晶进行旋转，形成显示画面，若游离的金属离子跑到线路中，会造成电极短路。所以浮法tft-lcd玻璃基板要求是无碱硼硅酸盐玻璃，并对玻璃基板的富锡层进行管控。

实际生产中，在原材料方面严格管控na⁺、k⁺等碱金属氧化物的加入，但在其他原材料的生产、加工过程中难免会夹杂一些na⁺、k⁺等碱金属氧化物。为了避免浮法tft-lcd玻璃基板表面富锡层对玻璃质量的影响，一般采用控制锡槽内氛围，如通入还原气体h2，减少渗锡量或在后段采用面研磨的方法，将玻璃表面的富锡层研磨掉。

技术实现要素：

本发明的目的是为了去除tft-lcd玻璃基板中的na⁺、k⁺等碱金属离子以减少tft-lcd玻璃的富锡层、减少后段面研磨的研磨量，提高生产效率，提供了一种浮法制备tft-lcd玻璃基板的装置及方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种浮法制备tft-lcd玻璃基板的装置，包括窑炉、锡槽、拉边机、退火窑，其特征在于：在锡槽与退火窑之间安装一组（至少4根）二氧化硫通气装置，所述二氧化硫通气装置由tft-lcd玻璃带空气面（上）金属罩和锡面（下）金属罩和一组二氧化硫吹起管道组成。

一种浮法制备tft-lcd玻璃基板的方法，包括现有浮法玻璃生产工艺：玻璃料混合、熔制、成型、退火，其特征在于：在成型和退火工段间增加二氧化硫通气步骤，包括以下步骤：

1.选用如下重量份数比的玻璃配合料：sio258～63%、b2o38～11%、al2o314～18%、cao3～8%、mgo0～4%、sno0~1%、zno0～10%，将玻璃配合料投入窑炉进行熔制成玻璃液，玻璃液随后进入锡槽成型成玻璃带；

2.通过一组二氧化硫通气装置对玻璃带的锡面和空气面吹二氧化硫气体（二氧化硫通入量根据玻璃带中含有的na⁺、k⁺等碱金属离子的量而定），随后玻璃带进入退火窑退火。

进一步，所述二氧化硫通气装置中每个金属罩二氧化硫的通入量为1-1.5m³/h。

作用机理：玻璃的主要成分二氧化硅经高温熔化后，氧离子多面体（三角体和四面体）间顶角相连形成三维空间连续的网络，但其排列是无序的，在硅氧键形成的网状结构中，r离子嵌在中间，一般是钠离子、钾离子等。

so2+1/2o2+2（k-o-si）=—si—o—si—+k2so4

so2+1/2o2+2（na-o-si）=—si—o—si—+na2so4

so2+2na⁺+2o^-2=na2so4

so2+2k⁺+2o^-2=k2so4

在tft-lcd玻璃带表面游离的na⁺、k⁺分别与二氧化硫发生反应，生成硫酸钠、硫酸钾，形成硫酸钠和硫酸钾薄膜（可擦掉），该薄膜附着于玻璃带的表面，可以减少玻璃带与传送滚轮之间的摩擦，减少划伤。同时位于玻璃带表层的na⁺、k⁺不断减少，玻璃带表层的分子链形成“—si—o—si—”的链接方式，而硅氧键形成的网状结构排列精密，提高了玻璃带表面的强度，增强了抗划伤的能力。由于玻璃网状分子链中的na+、k+离子迁移、扩散了，造成玻璃分子网状结构中形成空位，而在玻璃带的表面聚集的富锡层，其中含有sn²⁺、sn⁴⁺，会填补空位，迁移到玻璃内部，使得玻璃表面的sn²⁺、sn⁴⁺减少，能有效的降低富锡层的深度，减少后面面研磨对富锡层的研磨量，提高生成效率。

本发明的优点：1.设备简单、便于生产操作；2.可有效去除na⁺、k⁺等碱金属离子，同时又有效降低了tft-lcd玻璃基板富锡层的深度；3.减少后面面研磨对富锡层的研磨量，提高生成效率。

附图说明

图1是二氧化硫通入装置示意图；

图2是锡槽中的氧循环示意图；

图3是微观玻璃网络结构图；

图4是玻璃中二氧化硅网络结构图。

具体实施方式

实施例1

一种浮法制备tft-lcd玻璃基板的装置，包括窑炉、锡槽、拉边机、一组二氧化硫通气装置、退火窑，其中二氧化硫通气装置由tft-lcd玻璃带空气面（上）金属罩（1）和锡面（下）金属罩（2）和一组二氧化硫吹起管道组成。

一种浮法制备tft-lcd玻璃基板的方法，具体实施步骤如下：

1.选用如下重量份数比的玻璃配合料：sio260%、b2o39%、al2o315%、cao5%、mgo2%、sno0.5%、zno5%，将玻璃配合料投入窑炉，经1500-1700℃的高温进行熔化成玻璃液，玻璃液随后进入锡槽，刚进入锡槽的温度约为1000-1200℃，在锡槽中玻璃冷却成型成玻璃带，玻璃带离开锡槽的温度约600-800℃；

2.通过一组二氧化硫通气装置分别以1.5m³/h、1.2m³/h的通入量对玻璃带的锡面和空气面吹二氧化硫气体，随后玻璃带进入退火窑退火。

对通入二氧化硫的玻璃基板采用电子微区探针，对玻璃样品的富锡层深度进行检查，并在同等条件、相同的研磨参数（研磨垫粒度、磨盘压力、转速等）条件下对玻璃进行研磨，研磨时间越长，研磨量越大。

以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许变更或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明技术是指对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。