一种液晶基板玻璃及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于液晶基板玻璃技术领域，具体涉及一种液晶基板玻璃及其制备方法。
【背景技术】
[0002] LCD玻璃基板(Glass Substrate)指的是液晶显示器用玻璃基板，一块液晶面板需 要两片玻璃基板，其中一片使用在彩色滤光片中，一片使用在透明电极上面。
[0003] 在制备TFT-LCD面板时，需要在玻璃基板的一个表面制作各种膜、电路和图形，首 先要通过溅射、化学气相沉淀(CVD)等技术在基板玻璃表面形成透明导电膜、绝缘膜、半导 体(多晶硅、无定型硅等)膜及金属膜，然后通过光蚀刻技术形成各种电路和图形。在膜沉积 和光蚀刻阶段，玻璃基板要经受各种热处理和化学作用，其中半导体膜的形成过程要经受 500~600°C高温处理。一般地，用作TFT型液晶显示基板的玻璃应满足如下性质要求：
[0004] 玻璃中基本不含碱金属氧化物，在高温处理过程中，碱金属离子会扩散到半导体 膜层，损害半导体膜的性能。
[0005] 由于基板玻璃需经大量试剂清洗和蚀刻，为避免玻璃中成分的析出，玻璃必须具 有高的化学稳定性，特别是具有强的耐酸、碱性能。
[0006] 玻璃具有与多晶硅和无定形硅材料相匹配的膨胀系数，其最佳值为（25~40) X 10_7/°C，二者之间的差异一般不应超过20%。
[0007] 玻璃具有较低的密度，特别是对于大尺寸平板显示器，希望尽量减轻玻璃基板的 重量。
[0008] 对于大尺寸IXD玻璃基板，厚度在0.7mm或0.5mm时基板面积达到1 m2~2 m2，或更大 的尺寸。为防止玻璃薄板在运输、加工过程中由于重力原因造成玻璃下垂变形以及破碎等， 必须提高玻璃基板的抗弯强度，使基板玻璃受外力或自身重力时不发生形变或发生较小的 形变。
[0009] 此外，为了适应液晶显示器不断向大尺寸、高清晰度、高亮度等方向发展，对TFT-LCD液晶基板玻璃提出更多的优秀性能。
[0010] 由于IXD的显示采用"背透式"照射方式，背光源发光的利用率受到液晶材料角度、 滤色板等有机染料影响，背光源的发光利用率不高，亮度显著不如CRT、H)P和0LED等显示技 术，因此，提高光源利用率以达到提升亮度一直是液晶显示器致力发展的方向。所以，提高 液晶基板玻璃的透光率能够更好的发挥其作用。目前主流基板玻璃透光率达到90%，并且 透光率越高越好。
[0011]除了上述性质要求外，在外观质量方面，基板玻璃应具有足够高的均匀度、平整度 和无宏观缺陷。从玻璃熔制和成型的角度来讲，玻璃还应具有易熔性，不仅能保证生产出高 质量，尽量少缺陷的玻璃原片，还应使玻璃熔制温度不宜过高，过高的熔制温度将给玻璃基 板生产者带来困难。
[0012]目前生产液晶玻璃基板的几种成熟方法中，以溢流成型法最为优秀。因为采用溢 流成型法生产的基板玻璃无需后工序的表面研磨和抛光。
[0013] 从上述LCD玻璃基板的要求可以看出，IXD基板对玻璃物理、化学和工艺的要求非 常高。因此，为了满足上述必须满足的玻璃物理性质要求，普遍的TFT-LCD液晶基板玻璃采 用R〇-Si0 2Al2〇3B2〇3系统的无碱硼铝硅酸盐玻璃。
[0014] TFT-IXD液晶基板玻璃生产的另一个难题来自于无欠点要求。所谓的玻璃欠点指 气泡、玻璃结、铂金粒和结石等。液晶显示器的分辨率越高，对于玻璃板内在缺陷要求越严 格。背光源发出的光线必须过一个个格栅形成的像素进而形成影像。玻璃中存在的任何不 透光或阻碍光线通过的欠点都会影响图像的完美，对欠点尺寸大小的容忍度根据像素面积 来定，一般欠点面积的最高允许极限为单个像素面积的25%，例如:一个具有100um像素尺 寸的显示器可以允许有50um尺寸欠点。
[0015] 在溢流成型法的生产工艺里，非常关键的是对气泡的消除。从历史上看，消除玻璃 内的气泡普遍是使用砷这样的变价金属氧化物。由于氧化砷独特的低温吸氧和高温放氧特 性，在玻璃澄清过程中较好的帮助玻璃液排出气泡。然而，氧化砷本身属于剧毒化学品，其 作业过程对操作人员来讲是高危险作业。近些年，氧化砷作为澄清剂带来的环境和健康方 面的问题越来越受到国际上的重视，因此，本领域一直在为制造低砷或无砷玻璃而努力，另 外，在制造过程中，玻璃析晶缺陷一直是困扰生产及质量的关键技术。
【发明内容】
[0016] 本发明的目的在于提供一种液晶基板玻璃及其制备方法，以克服上述现有技术存 在的缺陷，本发明通过研究液晶基板玻璃的成分，调整其组成，使析晶温度区间下降，消除 玻璃滞留层，可以改善成型区析晶的产生。
[0017]为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0018] -种液晶基板玻璃，以质量分数计，所述液晶基板玻璃包括：
[0019] Si02:54~70% ;Al2〇3:13~18%;B203:9~12% ;Mg0:0.5~2% ;Ca0:6~10%;Sr0: 1.05~3% ;Ba0:0.2~1% ;Κ20:0·01 ~0.5% ;Na20:0.016~0.059% ;Ζη0:0·002~2% ; Sn02:0.16~0.3% ;Zr〇2:0.02~0.05% ;Fe2〇3:0.001 ~0.01%〇
[0020] 进一步地，Si02由石英粉引入，且石英粉粒径< 0.020mm，纯度>99%。
[0021] 进一步地，B2〇3由硼酐引入，且硼酐纯度2 99 · 50 %。
[0022] 进一步地，B2〇3由硼酐引入，Al2〇3由氧化铝粉引入，CaO由碳酸钙引入，MgO由碳酸 镁引入，SrO由硝酸锶引入，BaO由硝酸钡引入，ZnO由氧化锌引入，Sn〇2由氧化锡引入，K20由 钾长石引入，且氧化铝粉、碳酸钙、碳酸镁、硝酸锶、硝酸钡、氧化锌、氧化锡及钾长石的纯度 >99%〇
[0023]进一步地，所述液晶基板玻璃的密度为2.33~2.5g/cm3;析晶温度为1137~1220 °C ;应变点温度为665.4~676.1°C ;在30~380°C的热膨胀系数为（34.8~36.8) X 10-7/°C ; 在500~600nm波长中，光透过率大于92%。
[0024] 进一步地，所述液晶基板玻璃的气泡含量每千克个数<0.1个，气泡尺寸为< 0.lmm〇
[0025] -种液晶基板玻璃的制备方法，包括以下步骤：
[0026] (1)称取玻璃原料:石英粉、氧化铝粉、硼酐、碳酸镁、碳酸钙、硝酸锶、硝酸钡、氧化 锌、钾长石及氧化锡，使液晶基板玻璃包括如下组分，以质量分数计:Si〇2:54~70% ;Al2〇3: 13~18% ;B203:9~12% ;Mg0:0.5~2% ;CaO:6~10% ;Sr0:1.05~3%;Ba0:0.2~1%;Κ20: 0.01~0.5% ;Na20:0.016~0.059% ;Ζη0:0·002~2% ;Sn〇2:0.16~0.3% ;Zr〇2:0.02~ 0.05% ;Fe2〇3:0.001 ~0.01% ;
[0027] (2)取氧化锡以及氧化锌+部分石英粉的混合物按1:9的质量比预混，然后与剩余 的玻璃原料一起加入混料系统，混合充分后将混合料收入料罐；
[0028] (3)将收入料罐的混合料加入池炉，按照溢流下拉法制造液晶基板玻璃。
[0029] 进一步地，池炉温度为1500~1650Γ。
[0030] 进一步地，制得的液晶基板玻璃中气泡含量每千克个数<0.1个，气泡尺寸为< 0.1mm；
[0031] 制得的液晶基板玻璃密度为2.33~2.58/〇113;析晶温度为1137~1220°(：;应变点 温度为665.4~676.1°C ;在30~380°C的热膨胀系数为（34.8~36.8) X 10-7/°C ;在500~ 600nm波长中，光透过率大于92%。
[0032] 与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
[0033]本发明的液晶基板玻璃，引入了K20和Na20;加入K20和Na 20时，玻璃的结构发生变 化，通过K20和Na20提供的游离氧，降低玻璃软化点温度，同时在保证MgO在一定比例下，通过 调整CaO、Sr0、Ba0比例起到降低玻璃析晶温度，所得到的液晶基板玻璃密度为2.33~2.5g/ cm3;析晶温度为1137~1220°C ;应变点温度为665.4~676.1°C ;在30~380°C的热膨胀系数 为(34.8~36.8) X 1 0-7/ °C ;在500~600nm波长中，光透过率大于92 %，组成适合生产面积在 1.4m2以上的液晶基板玻璃，通过池炉熔解和铂金管道的澄清，产品玻璃的气泡含量每千克 个数<0.1个，气泡尺寸为<0· 1mm。
[0034]本发明方法通过研究液晶基板玻璃的成分，调整其组成，使析晶温度区间下降，消 除玻璃滞留层，可以改善成型区析晶的产生，所得到的液晶基板玻璃密度为2.33~2.5g/ cm3;析晶温度为1137~1220°C ;应变点温度为665.4~676.1°C ;在30~380°C的热膨胀系数 为(34.8~36.8) X 1 0-7/ °C ;在500~600nm波长中，光透过率大于92 %，组成适合生产面积在 1.4m2以上的液晶基板玻璃，通过池炉熔解和铂金管道的澄清，产品玻璃的气泡含量每千克 个数<0.1个，气泡尺寸为<0· 1mm。
【附图说明】
[0035]图1本发明实验所用高温热台显微镜工作示意图。
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