一种玻璃及其制备方法、液晶显示器与流程

[0001]
本发明属于液晶显示器用玻璃生产技术领域，尤其涉及一种玻璃及其制备方法、液晶显示器。


背景技术：

[0002]
玻璃可以作为液晶显示器的衬底，也就是基板玻璃，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，而作为组成液晶显示器的玻璃，也要满足很高的制造标准。
[0003]
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。(6)性能优异的澄清剂，无碱玻璃澄清和成型造成极大困难，在玻璃的熔化过程中，易导致玻璃熔化不均而产生条纹，尤其会使得玻璃在澄清过程中气泡排出困难。
[0004]
在现有的基板玻璃制造工艺中，制造出的玻璃热膨胀系数高，弹性模量小，不能满足液晶显示器对玻璃的性能要求。


技术实现要素：

[0005]
本发明提供了一种玻璃及其制备方法、液晶显示器，以提供了一种玻璃，其弹性模量高，并具有高应变性、低膨胀系数和耐化学性的优点，适合大规模浮法工艺生产的液晶显示器基板玻璃。
[0006]
一方面，本发明提供了一种玻璃，所述玻璃由如下重量份数的原料组成：
[0007]
sio2:56-64份；
[0008]
b2o3：8-15份；
[0009]
al2o3：12-16份；
[0010]
mgo：5-9份；
[0011]
cao：6-8份；
[0012]
bao：2-4份；
[0013]
la2o3：1-4份；
[0014]
y2o3：1-4份；
[0015]
caso4：0.1-0.8份；
[0016]
sno2：0.5-0.6份；
[0017]
ceo2：0.5-1.5份。
[0018]
进一步地，所述sio2的重量份数为58-62份。
[0019]
进一步地，所述b2o3的重量份数为8-12份。
[0020]
进一步地，所述al2o3的重量份数为13-16份。
[0021]
进一步地，所述mgo的重量份数为5-8份。
[0022]
进一步地，所述cao的重量份数为6-7份。
[0023]
进一步地，所述y2o3的重量份数为2-4份。
[0024]
第二方面，本发明提供了上述的一种玻璃的制备方法，所述方法包括，
[0025]
将原料混合后加热至熔化并澄清，获得熔融液体；所述原料由如下重量份数的原料组成：sio2:56-64份；b2o3：8-15份；al2o3：12-16份；mgo：5-9份；cao：6-8份；bao：2-4份；la2o3：1-4份；y2o3：1-4份；caso4：0.1-0.8份；sno2：0.5-0.6份；ceo2：0.5-1.5份；
[0026]
将所述熔融液体在≤200乇的压强下成型后进行退火，获得玻璃。
[0027]
进一步地，所述熔化时间为6-8h，所述熔化温度为1550℃，所述澄清均化温度为1530℃，所述成型温度为1240℃，所述退火温度为710℃。
[0028]
第三方面，本发明还提供了一种液晶显示器，所述液晶显示器采用上述的玻璃制成。
[0029]
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
[0030]
本发明提供了一种玻璃及其制备方法和液晶显示器，通过在玻璃成型中加入特定含量的稀土元素和特定含量的澄清剂，可搭配使用更好改善玻璃的熔化、促进澄清、均化，特别在玻璃的成型过程中，能有效防止玻璃析晶，降低玻璃的液相温度，延缓玻璃的失透速度，使之适应浮法玻璃的生产工艺，有利于后续加工以及使用；同时，可提高玻璃的化学稳定性，降低膨胀系数，使玻璃满足液晶显示器基板玻璃的性能要求，本发明提供玻璃，其应变温度为660-680℃，平均线热膨胀系数(α20～300℃)为36
×
10-7-38
×
10-7
/℃，密度为2.382-2.390g/cm3，弹性模量为7.35-7.5kg/mm2，性能好，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，适合大规模浮法工艺生产的液晶显示器基板玻璃。
附图说明
[0031]
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0032]
图1为本发明实施例提供的一种玻璃的制备方法工艺图。
具体实施方式
[0033]
下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。
[0034]
在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
[0035]
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
[0036]
本发明实施例提供的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
[0037]
一方面，本发明提供了一种玻璃，所述玻璃由如下质量分数的原料组成：
[0038]
sio2:56-64份；
[0039]
b2o3：8-15份；
[0040]
al2o3：12-16份；
[0041]
mgo：5-9份；
[0042]
cao：6-8份；
[0043]
bao：2-4份；
[0044]
la2o3：1-4份；
[0045]
y2o3：1-4份；
[0046]
caso4：0.1-0.8份；
[0047]
sno2：0.5-0.6份；
[0048]
ceo2：0.5-1.5份。
[0049]
在本发明中，各原料的作用如下：
[0050]
sio2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。sio2重量份数低于58份时，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；sio2重量份数在64份以上时，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58-62份，更优选控制在59-60份，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。sio2可以通过石英砂来提供。
[0051]
b2o3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的重量份数为8-15份，b2o3重量份数低于8份，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重量份数超过15份时，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份，更优选控制在9-11份，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。b2o3可以通过硼酸来提供。
[0052]
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份，al2o3重量份数低于12份，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重量份数大于16份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份，更优选控制在14-15份，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。
[0053]
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，其重量份数限定在5-9份，mgo重量份数低于5份时，其作用不明显；高于9份，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份，更优选控制在5-7份。
[0054]
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重量份数限定在6-8份之间，cao重量份数大于8份，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重量份数小于6份，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％。cao可通过加入碳酸钙来提供。
[0055]
bao具有增加玻璃化学稳定性和提高玻璃抗失透的作用，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重量份数优选控制在2-4份。bao可通过加入碳酸钡来提供。
[0056]
la2o3可以降低膨胀系数，提高玻璃的热稳定性和与硅基材料的热力学匹配性。在本实施例中，la2o3的重量份数为1-4份。la2o3的重量份数低于1份时，作用不明显；超过4份时，熔化温度高，并过于增加玻璃成本。优选控制在2-4％，更优选控制在2-3％。
[0057]
y2o3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的重量份数为1-4份。y2o3的重量份数低于1份时，作用不明显；超过4份时，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份，更优选控制在2-3份。
[0058]
caso4、sno2和ceo2：三者在本发明中为澄清剂，这三者混合的复合澄清剂具有更好的澄清效果，解决了高铝无碱硼硅酸盐玻璃熔化温度高、黏度大、表面张力大、澄清困难的问题；使用该澄清方法可以有效的减少玻璃液中气泡的含量，且不易产生二次气泡；还降低了对耐火材料的侵蚀。
[0059]
作为本发明实施例的一种实施方式，所述sio2的重量份数为58-62份。
[0060]
作为本发明实施例的一种实施方式，所述b2o3的重量份数为8-12份。
[0061]
作为本发明实施例的一种实施方式，所述al2o3的重量份数为13-16份。
[0062]
作为本发明实施例的一种实施方式，所述mgo的重量份数为5-8份。
[0063]
作为本发明实施例的一种实施方式，所述cao的重量份数为6-7份。
[0064]
作为本发明实施例的一种实施方式，所述y2o3的重量份数为2-4份。
[0065]
再一方面，本发明实施例还提供了一种玻璃的制备方法，结合图1，所述方法包括，
[0066]
s1，将原料混合后加热至熔化并澄清，获得熔融液体；所述原料由如下重量份数的原料组成：sio2:56-64份；b2o3：8-15份；al2o3：12-16份；mgo：5-9份；cao：6-8份；bao：2-4份；la2o3：1-4份；y2o3：1-4份；caso4：0.1-0.8份；sno2：0.5-0.6份；ceo2：0.5-1.5份；
[0067]
s2，将所述熔融液体在≤200乇的压强下成型后进行退火，获得玻璃。
[0068]
作为本发明实施例的一种实施方式，所述熔化时间为6-8h，所述熔化温度为1550℃，所述澄清均化温度为1530℃，所述成型温度为1240℃，所述退火温度为710℃。
[0069]
第三方面，本发明实施例提供了一种液晶显示器，所述液晶显示器采用上述的玻璃制成。
[0070]
下面将结合实施例、对比例及实验数据对本发明的一种玻璃及其制备方法、液晶显示器进行详细说明。
[0071]
实施例1
[0072]
实施例1提供了一种玻璃及其制备方法，具体如下：
[0073]
步骤1：对制造玻璃的原料进行配比。该原料包括石英砂、氧化铝、硼酸、碳酸钙、碳酸钡、la2o3、y2o3、硫酸钙、氧化锡和ceo2，各组分的重量份数为：60份的sio2、9份的b2o3、12份
的al2o3、6份的mgo、6份的cao、3份的bao、1份的la2o3、1.5份的y2o3、硫酸钙0.8份、氧化锡0.5份和氧化铈1份。
[0074]
步骤2：将上述原料熔化并澄清，进行玻璃液流熔化控制。控制玻璃液流熔化时间为6小时，该熔化池内熔化温度为1550℃，澄清均化温度为1530℃。
[0075]
步骤3：使用真空泵将步骤2的玻璃液上部空间的压强控制在180乇，玻璃液能够得到充分的澄清均化，然后进入工作池，然后成型和退火，获得玻璃。其中，成型温度为1240℃，液相温度为1130℃，退火温度为710℃。
[0076]
实施例2
[0077]
实施例2提供了一种玻璃及其制备方法，以实施例1为参照，其不同处在于原料混合物中的各组分的质量分数如下：63份的sio2、13份的b2o3、13份的al2o3、6份的mgo、7份的cao、2.5份的bao、2份的la2o3、2份的y2o3、硫酸钙0.5份、氧化锡0.5份和氧化铈0.5份。
[0078]
实施例3
[0079]
实施例3提供了一种玻璃及其制备方法，以实施例1为参照，其不同处在于原料混合物中的各组分的质量分数如下：sio
2 56份、b2o
3 10份、al2o
3 16份、mgo 9份、cao 8份、bao 4份、la2o
3 4份、y2o
3 4份、硫酸钙0.6份、氧化锡0.6份和氧化铈1.3份。
[0080]
将实施例1-3制备的玻璃，进行密度、热膨胀系数、应变点和弹性模量测定，玻璃的密度ρ采用阿基米德法测定；20-300℃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，检测结果如表1所示。
[0081]
表1
[0082][0083]
实施例1-3制备出来的玻璃其应变温度为660-680℃，平均线热膨胀系数(α20～300℃)为36
×
10-7-38
×
10-7
/℃，密度为2.382-2.390g/cm3，弹性模量为7.35-7.5kg/mm2，性能好，该玻璃特别适合用于制造平板显示器基板玻璃。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，适合大规模浮法工艺生产的液晶显示器基板玻璃。
[0084]
本发明提供了一种玻璃及其制备方法和液晶显示器，通过在玻璃成型中加入特定含量的稀土元素和特定含量的澄清剂，可搭配使用更好改善玻璃的熔化、促进澄清、均化，特别在玻璃的成型过程中，能有效防止玻璃析晶，降低玻璃的液相温度，延缓玻璃的失透速度，使之适应浮法玻璃的生产工艺，有利于后续加工以及使用；同时，可提高玻璃的化学稳定性，降低膨胀系数，使玻璃满足液晶显示器基板玻璃的性能要求，本发明提供的方法制备的玻璃，其应变温度为660-680℃，平均线热膨胀系数(α20～300℃)为36
×
10-7-38
×
10-7
/℃，密度为2.382-2.390g/cm3，弹性模量为7.35-7.5kg/mm2，性能好，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，适合大规模浮法工艺生产的液晶显示器基板玻璃。
[0085]
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
[0086]
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
[0087]
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。