一种FED平板显示器的玻璃及其制备方法和应用与流程

一种fed平板显示器的玻璃及其制备方法和应用
技术领域
[0001]
本发明属于玻璃制造技术领域，特别涉及一种fed平板显示器的玻璃及其制备方法和应用。


背景技术：

[0002]
在当今的信息社会中，显示技术是人们获取信息的重要来源之一。传统的显示技术(crt(cathode ray tube))由于其较庞大的体积和较高的功耗制约其技术进一步发展。fed平板显示技术是在crt技术的基础上发展起来的新型显示技术，它是通过用冷阴极射线管阵列，取代传统的电子枪(crt)发射的阴极射线的偏转扫描。因此，它保留了传统crt显示器的优点(如色调，色饱和度等)，摒弃了它的缺点(如体积大，功耗高等)。相比于液晶平板显示技术，它具有主动发光、响应时间快、以及显示技术(色调，色饱和度等)更容易被人们接受等优点。因此，使得它在军用、民用两方面都具有十分广泛的应用。
[0003]
fed平板显示器由构成冷阴极射线管阵列的基板、发射阴极射线的栅极以及加速和捕获阴极射线的阳极(由涂有ito和荧光粉的玻璃板构成)。这些玻璃板必须满足高标准：
[0004]
(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；
[0005]
(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；
[0006]
(3)耐化学性，使制作工艺能在严苛的蚀刻条件下进行；
[0007]
(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；
[0008]
(5)较高的比弹性模量。
[0009]
(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。


技术实现要素：

[0010]
鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的fed平板显示器的玻璃及其制备方法和应用。
[0011]
本发明实施例提供了一种fed平板显示器的玻璃，所述玻璃的成分以质量分数计包括：sio2：56％-64％、b2o3：8％-15％、al2o3：12％-16％、mgo：5％-9％、cao：6％-8％、bao：2％-4％、la2o3：1％-4％、y2o3：1％-4％，其余为澄清剂和不可避免的杂质。
[0012]
可选的，所述玻璃的成分以质量分数计包括：sio2：58％-62％、b2o3：8％-12％、al2o3：13％-16％、mgo：5％-8％、cao：6％～7％、bao：2％-4％、la2o3：1％-4％、y2o3：2％～4％，其余为澄清剂和不可避免的杂质。
[0013]
可选的，所述澄清剂包括硫酸钙、氧化锡和氧化铈中的至少一种。
[0014]
可选的，所述玻璃的成分以质量分数计包括：sio2：56％-64％、b2o3：8％-15％、al2o3：12％-16％、mgo：5％-9％、cao：6％-8％、bao：2％-4％、la2o3：1％-4％、y2o3：1％-4％、硫酸钙：0.1％-0.8％、氧化锡：0.5％-0.6％、氧化铈：0.5％-1.5％和不可避免的杂质。
[0015]
可选的，所述玻璃的成分以质量分数计包括：sio2：58％-62％、b2o3：8％-12％、
al2o3：13％-16％、mgo：5％-8％、cao：6％～7％、bao：2％-4％、la2o3：1％-4％、y2o3：2％～4％、硫酸钙：0.1％-0.8％、氧化锡：0.5％-0.6％、氧化铈：0.5％-1.5％和不可避免的杂质。
[0016]
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种fed平板显示器的玻璃的制备方法，所述方法包括：
[0017]
对fed平板显示器用玻璃的原料进行配比；
[0018]
将所述原料采用浮法玻璃工艺进行加工，获得玻璃。
[0019]
可选的，所述将所述原料采用浮法玻璃工艺进行加工中，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℃，澄清均化温度为1530℃，成型温度为1240℃，液相温度为1130℃，退火温度为710℃。
[0020]
可选的，所述将所述原料采用浮法玻璃工艺进行加工中，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。
[0021]
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种fed平板显示器的阳极，所述阳极由涂覆有ito和荧光粉的玻璃板构成，所述玻璃板的玻璃采用如上所述的fed平板显示器用玻璃。
[0022]
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种fed平板显示器，所述显示器由冷阴极射线管阵列的基板、发射阴极射线的栅极以及加速和捕获阴极射线的阳极组成，所述阳极为如上所述的fed平板显示器的阳极。
[0023]
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：
[0024]
本发明实施例提供的fed平板显示器的玻璃，所述玻璃的成分以质量分数计包括：sio2：56％-64％、b2o3：8％-15％、al2o3：12％-16％、mgo：5％-9％、cao：6％-8％、bao：2％-4％、la2o3：1％-4％、y2o3：1％-4％，其余为澄清剂和不可避免的杂质；该玻璃为具有高应变点、低膨胀系数、高弹性模量、基本无碱的高弹性模量的铝硼硅酸盐玻璃，应用在fed平板显示器件上可以使fed平板显示器件具有非常好的热稳定性和高可靠性；
[0025]
通过在玻璃成型中加入特定的稀土元素和特定的澄清剂，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。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。
[0026]
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
[0027]
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。
[0028]
图1是本发明实施例提供的制备方法的流程图。
具体实施方式
[0029]
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。
[0030]
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。
[0031]
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。
[0032]
实施例1
[0033]
一种fed平板显示器的玻璃，所述玻璃的成分以质量分数计包括：sio2：56％-64％、b2o3：8％-15％、al2o3：12％-16％、mgo：5％-9％、cao：6％-8％、bao：2％-4％、la2o3：1％-4％、y2o3：1％-4％，其余为澄清剂和不可避免的杂质。
[0034]
本实施例中，澄清剂为0.1％-0.8％硫酸钙、0.1％-0.8％氧化锡和0.5％-1.5％氧化铈中的至少一种，1.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；2.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；3.降低了对耐火材料的侵蚀；具体而言，所述玻璃的成分以质量分数计包括：sio2：56％-64％、b2o3：8％-15％、al2o3：12％-16％、mgo：5％-9％、cao：6％-8％、bao：2％-4％、la2o3：1％-4％、y2o3：1％-4％、硫酸钙：0.1％-0.8％、氧化锡：0.1％-0.8％、氧化铈：0.5％-1.5％和不可避免的杂质。
[0035]
作为一种可选择的实施方式，所述玻璃的成分以质量分数计包括：sio2：58％-62％、b2o3：8％-12％、al2o3：13％-16％、mgo：5％-8％、cao：6％～7％、bao：2％-4％、la2o3：1％-4％、y2o3：2％～4％、硫酸钙：0.1％-0.8％、氧化锡：0.5％-0.6％、氧化铈：0.5％-1.5％和不可避免的杂质。
[0036]
采用以上成分和配比制备而成的玻璃，其密度小于2.38g/cm3，20～300℃范围的平均线膨胀系数大于31
×
10-7
/℃，小于39
×
10-7
/℃，优选小于38
×
10-7
/℃；应变点大于650℃，优选不低于660℃；弹性模量大于7.3kg/mm2，优选大于7.4kg/mm2，更优选大于7.5kg/mm2，该玻璃应用于fed平板显示器可以提高器件的亮度，提高器件的热稳定性和可靠性，提高器件的抗真空压力的强度
[0037]
本实施例中，sio2的重量百分率为56～64％。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；sio2含量在64wt％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％，更优选控制在59～60％。
[0038]
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，本发明中，b2o3的重量百分率为8～15％，b2o3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％。
[0039]
al2o3可以显著提高玻璃的应变点和弹性模量，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，al2o3的另一优点是可以提高玻璃的弹性模量。al2o3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％。
[0040]
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。本发明中，其含量限定在5～9wt％，mgo含量高于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％。
[0041]
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。本发明中，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％。
[0042]
bao具有增加玻璃化学稳定性和提高玻璃抗失透的作用，本发明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，可以达到高的比弹性模量，还满足对于粘度曲线和高转变温度的特别需要。
[0043]
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的含量为1-4wt％。la2o3的含量低于1wt％时，作用不明显；超过4wt％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％。
[0044]
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，本发明中，y2o3的含量为1～4wt％。y2o3的含量超过4wt％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％。
[0045]
实施例2
[0046]
一种fed平板显示器的玻璃的制备方法，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：
[0047]
s1.对制造玻璃的原料进行配比。该fed平板显示器玻璃基板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：60％sio2、9％b2o3、12％al2o3、6％mgo、6％cao、3％bao、1％la2o3、1.5％y2o3、硫酸钙0.8％、氧化锡0.5％和氧化铈1％。
[0048]
s2.玻璃液流熔化控制。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℃，澄清均化温度为1530℃，成型温度为1240℃，液相温度为1130℃，退火温度为710℃.
[0049]
s3.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。
[0050]
利用上述方法加工成型的fed平板显示器基板玻璃的性能指标如下：(1)应变温度：680℃；(2)平均线热膨胀系数(α20～300℃)：38
×
10-7
/℃；(3)密度：2.383g/cm3；(4)弹
性模量为7.4kg/mm2，该玻璃的应用使fed平板显示器件具有更高的亮度和非常好的热稳定性和高可靠性。
[0051]
实施例3
[0052]
本实施例的制备方法出以下内容外和实施例2提供的方法相同，
[0053]
s1.对制造玻璃的原料进行配比。该fed平板显示器玻璃基板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：56％sio2、10％b2o3、13％al2o3、6％mgo、7％cao、2.5％bao、2％la2o3、2％y2o3、硫酸钙0.5％、氧化锡0.5％和氧化铈0.5％。
[0054]
制备出来的fed平板显示器基板玻璃的性能指标如下：(1)应变温度：670℃；(2)平均线热膨胀系数(α20～300℃)：37
×
10-7
/℃；(3)密度：2.383g/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玻璃基板。
[0055]
以上实施例中，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。
[0056]
通过实施例2和3各项理化性能要求，完全能够满足fed平板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，是适合大规模浮法工艺生产的fed平板显示器基板玻璃。
[0057]
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少还具有如下技术效果或优点：
[0058]
(1)本发明实施例提供的玻璃，具有高应变点、低膨胀系数、高弹性模量、基本无碱的高弹性模量的铝硼硅酸盐玻璃，应用在fed平板显示器件上可以使fed平板显示器件具有非常好的热稳定性和高可靠性。
[0059]
(2)本发明实施例提供的玻璃配方，通过在玻璃成型中加入特定的稀土元素和特定的澄清剂，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；
[0060]
(3)本发明实施例提供的玻璃配方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；
[0061]
(4)本发明实施例提供的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。
[0062]
(5)本发明实施例提供的玻璃是适合大规模浮法工艺生产的液晶显示器基板玻璃。
[0063]
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。
[0064]
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。
[0065]
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。