CN102584006A

CN102584006A - 用浮法制备的显示屏盖板的玻璃配方

Info

Publication number: CN102584006A
Application number: CN201110429466XA
Authority: CN
Inventors: 李英春; 张广涛; 李兆廷; 侯建伟; 刘文泰; 阎冬成; 冯群志; 李俊锋
Original assignee: Tunghsu Group Co Ltd
Current assignee: Tunghsu Group Co Ltd
Priority date: 2011-12-20
Filing date: 2011-12-20
Publication date: 2012-07-18

Abstract

用浮法制备的显示屏盖板的玻璃配方，经实验确定盖板的玻璃组成为SiO₂、Al₂O₃、Na₂O、K₂O、CaO、MgO、SO₃。强度和耐化学性都优于普通硅酸盐玻璃，具有较低的密度，优良的抗刮性能和耐磨性能，可以进行化学强化，用于显示和触摸屏产品盖板用玻璃。

Description

用浮法制备的显示屏盖板的玻璃配方

技术领域

本发明属于精密玻璃生产技术领域，涉及一种显示屏盖板的玻璃成分组成，可采用浮法生产，可制成超薄的玻璃片，并可以进行化学强化。

背景技术

目前手机、PDA、MP3、GPS、平板电脑UMPC等电子产品已经成为重要的轻薄化电子显示产品，特别是具有触摸屏幕和手写功能的显示产品优选保护盖板材料，能有效提高显示效果和延长使用寿命。但是产品在使用过程中，要求轻量化，所以降低产品本身的密度很重要。

针对超薄玻璃的组成与制备方法，国外公司曾公布有专利CN200910145574.7，公开了一种显示装置用玻璃板，其主要成分按照摩尔百分比为50-74%的SiO₂，1-10%的Al₂O₃，6-14%的Na₂O，3-15%的K₂O，0-5%的ZrO₂，2-15%的MgO，0-10%的CaO，采用浮法制备，并可以化学强化，但其密度较高，增加了运输成本，并在使用过程中不便利。

发明内容

本发明提供了一种用浮法制备的显示屏盖板的玻璃配方，经实验确定盖板的玻璃配方为SiO₂、Al₂O₃、Na₂O、K₂O、CaO、MgO、SO₃，用浮法制备的玻璃厚度可以小于1mm，适用于显示屏和触摸屏产品。

本发明为实现发明目的采用的技术方案是，用浮法制备的显示屏盖板的玻璃配方，以氧化物表示，玻璃配方中各组分按重量百分比组成包括：

SiO₂ 58-68%，

Al₂O₃ 10-15%，

MgO 0.1-6%，

CaO 0.1-6%，

Na₂O 12-14%，

K₂O 1-3%，

SO₃0-1%。

利用本发明提供的玻璃配方，可以制成厚度小于1mm的超薄玻璃板，强度和耐化学性都优于普通硅酸盐玻璃，具有优良的抗刮性能和耐磨性能。可以进行化学强化，采用硝酸钾熔融液作为玻璃的化学强化液，通过离子交换的方式在玻璃表面形成一层压应力层，达到强化的目的。强化温度在350-500℃之间，强化时间为2-10小时，离子交换深度可达40-300μm，强化后玻璃的强度比强化前提高了5-10倍。本发明制备的玻璃强度和耐化学性都优于普通硅酸盐玻璃，密度为2.4g/ cm³左右，优良的抗刮性能和耐磨性能，可以进行化学强化，用于显示和触摸屏产品盖板用玻璃。本发明实现了产品的轻量化，产生了巨大的社会效益。

具体实施方式

本发明涉及用浮法制备的显示屏盖板的玻璃配方，以氧化物表示，玻璃配方中各组分按重量百分比组成包括：

SiO₂ 58-68%，

Al₂O₃ 10-15%，

MgO 0.1-6%，

CaO 0.1-6%，

Na₂O 12-14%，

K₂O 1-3%，

SO₃0-1%。

所述的CaO、MgO的总重量百分比为1-12%。

所述的Na₂O与K₂O两者的总重量百分比不低于13%。

所述的Al₂O₃优选12-15%。

所述的K₂O优选1.5-2.5%。

所述的SiO₂优选62-65%。

本发明的玻璃引入最多的成分是SiO₂，该成分是构成玻璃骨架的必需成分，可以提高玻璃的耐化学性和机械强度，也可以适当调整玻璃的密度，低于或高于此范围都不易形成玻璃。SiO₂含量太高，增加玻璃的高温粘度，使玻璃难于熔化；低于此范围，将会使耐化学性变差。所以本发明SiO₂含量是58-68%之间，优选是60-65%之间，随着SiO₂含量的增加，熔融温度也不断升高，调整其含量得到合适的熔融温度和液相线温度，适合玻璃的成型。

Al₂O₃是改善玻璃化学稳定性的必要成分，可以抑制分相，提高玻璃的硬度和化学强化特性。本发明引入10-15%的Al₂O₃，经试验后发现，低于此范围效果不明显，高于此范围液相线温度显著升高，不利于成型，需要调整合适的含量得到适合成型的粘度。

Na₂O主要是可以在玻璃表层与离子交换液中的K⁺离子置换，使玻璃达到强化的目的，另外还可以起到助熔的作用。K₂O主要起助熔作用，且同时引入Na₂O与K₂O，通过混合碱效应，有助于降低黏度和提高玻璃的熔融性，K⁺离子含量高时，又会抑制化学强化的离子交换速度，所以选择引入1-3%的K₂O。

碱土金属如CaO、MgO、SrO、BaO，这些碱土金属为玻璃提供各种性能，这些性能对于熔融、澄清、成型和最终的应用都很重要。因为含Sr和Ba的比重大，不符合轻质化要求，故不采用。CaO含量高的玻璃耐酸性强，密度低和弹性模量高，但是超过一定量会使玻璃发生失透，所以本发明选取了0.1-6%的CaO。MgO具有与CaO类似的性质，过高的含量会导致玻璃失透，所以其含量范围为0.1-6%。CaO、MgO起助熔作用的同时还可以提高玻璃的稳定性，过多的Ca²⁺、Mg²⁺可能会阻止离子交换过程中碱离子的移动。

本发明是高碱高铝硅酸盐玻璃体系，高温时产生大量的气泡，所以需要采用化学澄清剂消除气泡。本发明优选的化学澄清剂是硫酸盐，适用于浮法生产工艺。

上述的硫酸盐是芒硝或是硫酸钙。

本发明在实施时，玻璃测试样品主要的制备步骤为：称量-混合-熔制-搅拌澄清-成型-退火-加工-理化性能测试。

具体步骤：将玻璃各组分按照重量百分比称量后，充分混合均匀，再将混合原料倒入铂铑坩埚中，在1550-1650℃下保温10-16h；熔化过程中，采用铂金棒搅拌，并添加化学澄清剂，用于排出气泡并使玻璃液均化，然后将其温度降低到成型所需要的成型温度范围，制作出所需要的玻璃板厚度，再对成型的玻璃板进行冷加工处理，最后对玻璃板的基本物理特性进行测试。理化性能测试包括密度、热膨胀系数、液相线温度。在实施时，参看表1中8组配方实施例的具体参数。

表1：

序号	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	实施例6	实施例7	实施例8
									SiO₂	68	63	58	64	65	65	62.7	66.7
Al₂O₃	10	13.5	13	13.5	15	14.5	14	12
									Na₂O	12	13	14	14	14	14	13	13
K₂O	2.5	2	3	1.5	2	2.5	3	2
									CaO	5	4	6	2	0.5	2.5	6	0.1
MgO	2.5	4	6	5	2.5	0.5	1.1	6
									SO₃	0	0.5	0	0	1	1	0.2	0.2
密度（g/cm³）	2.453	2.471	2.512	2.450	2.360	2.442	2.458	2.431
									软化点（℃）	863	879	904	891	843	880	870	860
退火点（℃）	626	611	638	633	612	609	599	591
									应变点（℃）	573	570	607	592	584	576	563	553
膨胀系数（×10^-7/℃）	85.1	89.9	83.1	85.8	84.0	85.5	89.4	85.2
									液相线温度（℃）	1010	960	940	930	950	950	950	960
强化时间(h)	8	7	8	7	8	8	5	5
									压缩应（MPa）	576.4	545.9	571.1	601.5	580.6	562.1	647.7	682.1
强化深度（μm）	40.2	43.1	42.5	58.3	56.2	48.8	53.1	58.8

Claims

1.用浮法制备的显示屏盖板的玻璃配方，其特征在于：以氧化物表示，玻璃配方中各组分按重量百分比组成包括：

SiO₂ 58-68%，

Al₂O₃ 10-15%，

MgO 0.1-6%，

CaO 0.1-6%，

Na₂O 12-14%，

K₂O 1-3%，

SO₃0-1%。

2.根据权利要求1所述的用浮法制备的显示屏盖板的玻璃配方，其特征在于：所述的CaO、MgO的总重量百分比为1-12%。

3.根据权利要求1所述的用浮法制备的显示屏盖板的玻璃配方，其特征在于：所述的Na₂O与K₂O两者的总重量百分比不低于13%。

4.根据权利要求1所述的用浮法制备的显示屏盖板的玻璃配方，其特征在于：所述的Al₂O₃优选12-15%。

5.根据权利要求1所述的用浮法制备的显示屏盖板的玻璃配方，其特征在于：所述的K₂O优选1.5-2.5%。

6.根据权利要求1所述的用浮法制备的显示屏盖板的玻璃配方，其特征在于：所述的SiO₂优选62-65%。