CN105384337A - 玻璃、导光板、背光模组、液晶面板、液晶显示终端及玻璃的制备方法 - Google Patents

玻璃、导光板、背光模组、液晶面板、液晶显示终端及玻璃的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种玻璃、导光板、背光模组、液晶面板、液晶显示终端及导光板的制备方法，其中玻璃由如下质量百分比的组分组成：SiO266～80％，Al2O30.1～15％，Na2O5～20％，K2O0～5％，MgO0～8％，CaO4～15％，SrO0～10％，BaO0.5～10％，TiO20.05～8％，ZrO20～8％，澄清剂0.01～2％。本发明的玻璃可作为导光板。

Description

玻璃、导光板、背光模组、液晶面板、液晶显示终端及玻璃的制备方法
技术领域
本发明涉及液晶显示技术领域，尤其涉及一种玻璃、导光板、背光模组、液晶面板、液晶显示终端及玻璃的制备方法。
背景技术
近年来，液晶显示技术(LiquidCrystalDisplay，LCD)，已成为平板显示行业的主流技术。LCD的组成部分主要为液晶面板(LiquidCrystalPanel)和背光模组(BacklightUnit，BLU)。液晶本身不发光，需要背光模组向液晶面板提供足够的均匀性好的光源，使液晶显示器能正常显示，液晶显示器光源一般置于显示器面板背面。背光模组根据光源位置的不同，分为侧光式(Edge-Lit)背光模组和直下式(DirectLit)背光模组两种类型，侧光式背光模组因其较好的画面质量和发光均匀性、轻、薄、低耗电等优点而得到了广泛的应用。在侧光式背光模组中最关键的构成是导光板(light-guideplate，LGP)。
导光板要求具有较高光透过率、高耐热性、高表面硬度、低吸水、低膨胀率等特性。通常，用作导光板的材质主要有PMMA(聚甲基丙烯酸甲脂)、PC(聚碳酸脂)、MS(苯乙烯共聚物)、ZEONOR(环烯烃聚合物)。其中，PMMA是一种高透明的无定形塑性聚合物，具有较高的透光率，是目前应用最为广泛一种导光板材料。但是PMMA制成的导光板仍存在很多不足之处，严重影响了背光模组的发光均匀性和出光效率：(1)导光板的热膨胀系数高达800×10-7/℃，易受热膨胀，尺寸发生变形。在侧光式背光模组中，光线的发生和传播、以及器件在工作时会伴随着热量的产生，使导光板温度升高，而使导光板产生变形。在使用PMMA作为导光板时，导光板随着温度升高产生的尺寸变形大于液晶面板的产生的变形，会使液晶显示边框部分产生间隙。通常需要对导光板尺寸的变形进行矫正来消除变形不一致带来的应力和发光不均匀性的问题。近年来，随着液晶面板尺寸的大型化，矫正方法也很难起到有效的效果；(2)PMMA的吸水率高达0.3％，其形状尺寸会受环境湿度变化的影响而发生变形，与显示面板的尺寸匹配度下降而影响画面质量；(3)耐热性差，玻璃转化温度(glasstransitiontemperature，Tg)在95℃左右，受热容易变形、变软，当温度超高40℃硬度变低，因此需要将导光板固定到背板上，需要采用多种附属配件支撑，增大了背面模组的厚度，增加了成本，并且与目前显示行业大尺寸化、薄型化的发展趋势不符；(4)刚性差，面积较大时易发生变形而引起的发光不均匀性；(5)存在静电吸时易吸收灰尘，影响背光模组出光均匀性。
针对上述现有的导光板存在的问题，有人提出用超白玻璃做导光板，一般的超白玻璃可见光透过率较PMMA的光透光率低1～2％左右，同时还存在应变点低、热膨胀系数大的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种玻璃，主要目的是提供一种可用于导光板的玻璃。
为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：
一方面，本发明实施例提供了一种玻璃，由如下质量百分比的组分组成：
作为优选，所述Na2O的质量百分含量为7～15％；
所述K2O的质量百分含量为0～3％；
所述MgO的质量百分含量为0～5％；
所述CaO的质量百分含量为5～12％；
所述SrO的质量百分含量为0～8％；
所述BaO的质量百分含量为1.0～8％；
所述TiO2的质量百分含量为0.1～5％；
所述ZrO2的质量百分含量为0～5％。
作为优选，所述SiO2的质量百分含量为68～78％。
作为优选，所述Al2O3的质量百分含量为1～13％。
作为优选，SiO2和Al2O3的质量百分含量的和小于等于80％，大于等于70％。
作为优选，Na2O和K2O的质量百分含量的和小于等于16％。
作为优选，MgO、CaO、SrO、BaO、TiO2和ZrO2)的质量和与Na2O和K2O的质量和的比值为0.45～4.8。
作为优选，所述MgO、CaO、SrO和BaO的质量关系至少符合下述条件之一：
MgO的质量与MgO、CaO、SrO和BaO质量和的比值小于等于0.35；
CaO的质量与MgO、CaO、SrO和BaO质量和的比值小于等于0.9；
SrO的质量与MgO、CaO、SrO和BaO质量和的比值小于等于0.35；
BaO的质量与MgO、CaO、SrO和BaO质量和的比值小于等于0.5。
作为优选，所述澄清剂选自CeO2、NaCl、NaNO3和SO3中的至少一种。
作为优选，所述澄清剂的质量百分含量为0.1～1％。
作为优选，所述玻璃中的杂质铁以Fe2O3计的质量百分含量小于等于0.01％。
另一方面，本发明实施例提供了一种上述玻璃的制备方法，其包括以下步骤：先按上述各组分的质量百分比称取对应的原料；将原料均匀混合后，倒入铂金坩埚中，在高温炉中熔制，在1400℃～1480℃范围内，保温3～10h，并搅拌排出气泡和使玻璃液均化；然后将熔制好的玻璃液降温至成型所需要的温度范围内，进行退火后，制作出所需厚度的玻璃。
作为优选，成型采用浮法、溢流下拉法或狭缝下拉法。
另一方面，本发明实施例提供了一种导光板，所述导光板由上述任一玻璃制成。
另一方面，本发明实施例提供了一种背光模组，所述背光模组包括导光板，所述导光板为上述的导光板。
另一方面，本发明实施例提供了一种液晶面板，所述液晶面板包括背光模组，所述背光模组为上述背光模组。
另一方面，本发明实施例提供了一种液晶显示终端，所述液晶显示终端包括液晶面板，所述液晶面板为上述液晶面板。
作为优选，所述液晶显示终端为液晶显示器或液晶电视。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明实施例的玻璃具有较高的热稳定性、应变点、光透过率和弹性模量，以及较低的热膨胀系数、密度、熔化温度和液相线温度，可用于制造导光板。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
实施例1
按照表1中的组分及其质量百分含量换算并称取对应的原料；将称取的原料均匀混合后倒入铂金坩埚中，在硅钼棒高温熔样炉中进行熔制，保持玻璃液在在1400℃～1480℃范围内，并保温3～10h，同时使用铂金棒搅拌排出气泡和使玻璃液均化；然后将熔制好的玻璃液降温至成型所需要的温度范围内，进行退火后，制作出所需厚度的玻璃。玻璃中有害组分总铁含量以Fe2O3计的质量百分含量不大于0.01％。对所得玻璃的物理特性进行测试，测试结果见表1。
实施例2
按以下表1中各组分的质量百分含量重复实施实施例1的方法。所得玻璃的测试结果见表1。
实施例3
按以下表1中各组分的质量百分含量重复实施实施例1的方法。所得玻璃的测试结果见表1。
实施例4
按以下表1中各组分的质量百分含量重复实施实施例1的方法。所得玻璃的测试结果见表1。
实施例5
按以下表1中各组分的质量百分含量重复实施实施例1的方法。所得玻璃的测试结果见表1。
实施例6
按以下表1中各组分的质量百分含量重复实施实施例1的方法。所得玻璃的测试结果见表1。
实施例7
按以下表2中各组分的质量百分含量重复实施实施例1的方法。所得玻璃的测试结果见表2。
实施例8
按以下表2中各组分的质量百分含量重复实施实施例1的方法。所得玻璃的测试结果见表2。
实施例9
按以下表2中各组分的质量百分含量重复实施实施例1的方法。所得玻璃的测试结果见表2。
实施例10
按以下表2中各组分的质量百分含量重复实施实施例1的方法。所得玻璃的测试结果见表2。
实施例11
按以下表2中各组分的质量百分含量重复实施实施例1的方法。所得玻璃的测试结果见表2。
实施例12
按以下表2中各组分的质量百分含量重复实施实施例1的方法。所得玻璃的测试结果见表2。
实施例13
按以下表2中各组分的质量百分含量重复实施实施例1的方法。所得玻璃的测试结果见表2。
实施例14
按以下表2中各组分的质量百分含量重复实施实施例1的方法。所得玻璃的测试结果见表2。
表1
表2
各实施例所得的玻璃的性能按照玻璃领域常用的技术测定。线性热膨胀系数采用卧式膨胀仪测定，在50～350℃范围内的线性热膨胀系数(CTE)用×10-7/℃用表示；应变点采用弯曲梁粘度计测试，单位用℃表示；密度采用阿基米德法测定，单位g/cm3；高温粘度采用圆筒式旋转高温粘度计测定，利用VFT公式计算熔化温度，本发明中熔化温度是指粘度达到200泊时的温度，单位为℃；液相线温度采用标准梯度炉测定，单位为℃；弹性模量采用共振法测试，单位为GPa；光透过率采用紫外-可见分光光度计进行测试，单位为％。
本发明实施例所得的玻璃经检测可以达到以下的技术指标：密度小于2.57g/cm3、50～350℃的热膨胀系数小于78×10-7/℃、应变点在580℃以上、弹性模量在72GPa以上，熔化温度(粘度为200泊时对应的温度)在1480℃以下、液相线温度在1080℃以下，4mm玻璃厚度为在380～800nm范围内的可见光透过率＞92％。完全符合导光板的各项要求。本发明实施例的玻璃经过相应冷处理即可制得导光板。如通过印刷或化学蚀刻(Etching)、精密机械刻画法(V-cut)以及光微影法(Stamper)等在玻璃上形成网点，从而形成反射面，得到性能稳定的导光板。
本发明实施例中，SiO2为形成玻璃骨架的主要成分。SiO2的质量百分含量为66～80％，获得的玻璃应变点高、膨胀系数低、热收缩率低，而且密度较小。同时，通过玻璃组分之间的相互协同作用不会使玻璃的熔化温度升高、熔融性降低，并避免了液相温度升高，耐失透性降低的缺陷。SiO2的质量百分含量优选为68～78％。
本发明实施例中，Al2O3是提高玻璃应变点，降低玻璃热膨胀系数，增大玻璃弹性模量，抑制分相的成分。Al2O3的质量百分含量为0.1～15％，避免Al2O3的含量过低果不明显，同时使玻璃热膨胀系数增大，应变点降低。又不会因Al2O3的含量过高使玻璃的熔化温度升高，熔融性降低，同时液相温度升高，耐失透性降低。本发明实施例中Al2O3的质量百分含量优选为1～13％。
本发明实施例中，为了进一步提高玻璃的整体性能，使其更加符合导光板的各项指标的要求，在提高应变点，降低玻璃的热膨胀系数，提高玻璃的耐热性能的同时，又进一步避免玻璃的融化性能降低，本实施例中将SiO2和Al2O3两个组分的质量百分含量的和限定在70％和80％之间，即70％≤SiO2+Al2O3≤80％。
本发明实施例中，通过在下述Na2O、K2O、MgO、CaO、SrO、BaO、TiO2和ZrO2中选取部分或全部氧化物并以适当的比例用于提高玻璃熔融性能，使得到的玻璃在具有高应变点、低膨胀系数、低热收缩率及低密度的同时，保证了熔融性能。其中选自Na2O、K2O、MgO、CaO、SrO、BaO、TiO2和ZrO2的氧化物的总的质量百分含量为13～33％。保证了玻璃的熔融性能。其中，Na2O具有降低玻璃高温粘度，提高玻璃熔融性能的特点，是玻璃良好的助溶剂。Na2O的质量百分含量为5～20％，若Na2O的含量少于5％，则该效果不明显，使玻璃难以熔化。若Na2O的含量高于20％，则将会增大玻璃的热膨胀系数，降低玻璃的应变点、光透过率，使玻璃的热稳定性、化学稳定性和机械强度劣化。Na2O的质量百分含量优选为7～15％。
本发明实施例中，K2O同Na2O相似，具有降低玻璃高温粘度，提高玻璃熔融性能的特点。K2O的质量百分含量不大于5％，若K2O的含量高于5％，则将会增大玻璃的热膨胀系数，降低玻璃的应变点、光透过率，使玻璃的耐热冲击性、化学稳定性和机械强度劣化。K2O的质量百分含量优选为0～3％。
为了进一步保证Na2O和K2O的协同作用，本发明实施例进一步限定Na2O和K2O的质量百分含量的和最好小于等于16％。Na2O和K2O的质量百分含量的和优选为5.13-16％。
本发明实施例中，MgO可在不降低应变点的情况下降低玻璃高温粘度，提高玻璃熔融性能。同时，MgO也是减小光弹性系数的组分，提高玻璃弹性模量而不增加玻璃密度及热膨胀系数的有效成分。MgO的质量含量不大于8％，MgO的含量高于8％，玻璃的耐化性降低，液相线温度升高，玻璃容易失透。MgO的质量含量优选为不超过5％。
本发明实施例中，CaO不降低应变点而降低高温粘度，显著提高熔融性。同时，CaO也是减小光弹性系数的组分。在碱土金属中，CaO是仅次于MgO的是提高玻璃弹性模量而不增加玻璃密度，热膨胀系数的有效成分。CaO的质量百分含量为4～15％，如低于4％，则该效果不明显。如高于15％，玻璃将变得容易玻璃容易失透，热膨胀系数大幅度增大。CaO的质量百分含量优选为5～12％。
本发明实施例中，SrO是提高玻璃熔融性的成分，提高耐失透性，提高耐化性的成分。同时，也是减小光弹性系数，增大弹性模量的成分。SrO含量为0～10％，优选为0～8％，若高于10％，则玻璃的密度将会增大，热膨胀系数也将增大。
本发明实施例中，BaO是提高玻璃熔融性的成分，降低液相线温度的成分，提高耐失透性的成分。同时，也是减小光弹性系数，增大弹性模量的成分。BaO的质量百分含量为0.5～10，若高于10％，则玻璃的密度将会增大，热膨胀系数将增大。若低于0.5％，则玻璃的光弹性系数将增大，耐失透性劣化，熔化性降低。BaO的质量百分含量优选为1.0～8％。
本发明实施例中，TiO2是降低高温粘度，提高玻璃熔融性的成分。同时，也是减小光弹性模量的成分，降低玻璃热膨胀系数的成分。TiO2的质量百分含量为0.05～8％，若低于0.05％，则该效果不明显；若含量高于8％，则玻璃容易失透，应变点降低。TiO2的质量百分含量优选为0.1～5％。
本发明实施例中，ZrO2是增大应变点，同时具有减小光弹性模量，降低热膨胀系数，增大弹性模量的成分。ZrO2的质量百分含量不大于8％，若高于8％，则玻璃容易失透。ZrO2的质量百分含量优选为不大于5％。
本发明实施例通过添加TiO2及ZrO2能够显著提高应变点、弹性模量，降低光弹性系数，增加玻璃光透过率，降低熔化温度，提高耐失透性。
通过上述实施例中对各组分及组分含量进行合理配制，得到了各项指标符合导光板要求的玻璃。为了进一步使得到的玻璃具有应变点高、膨胀系数低、热收缩率低，而且密度较小的优点的同时，保证熔融性和耐失透性，本发明实施例对Na2O、K2O、MgO、CaO、SrO、BaO、TiO2和ZrO2用量进一步优化。其中，MgO、CaO、SrO、BaO、TiO2和ZrO2的质量总和与Na2O和K2O的质量和的比值为0.45～4.8，进一步优选为0.7～4.0。即(MgO+CaO+SrO+BaO+TiO2+ZrO2)/(Na2O+K2O)＝0.45～4.8(质量比，优选比值范围为0.7～4)。通过上述优化，能够不使失透温度升高的情况下提高杨氏模量，减小光弹性模量，提高光透过率而且能够降低玻璃的粘性。
另外，本发明实施例中对MgO、CaO、SrO和BaO的用量进一步优化，使得得到的玻璃在具有应变点高、膨胀系数低、热收缩率低，而且密度较小的优点的同时，保证熔融性和耐失透性，能够不使失透温度升高的情况下提高杨氏模量，减小光弹性模量，提高光透过率而且能够降低玻璃的粘性。具体的优化方案如下，MgO、CaO、SrO和BaO的用量关系符合下述条件的一条或两条及两条以上的组合：
MgO的质量与MgO、CaO、SrO和BaO的质量和的比值小于等于0.35，即MgO/(MgO+CaO+SrO+BaO)≤0.35(质量比)。
CaO的质量与MgO、CaO、SrO和BaO的质量和的比值小于等于0.9，即CaO/(MgO+CaO+SrO+BaO)≤0.9(质量比)。
SrO的质量与MgO、CaO、SrO和BaO的质量和的比值小于等于0.35，即SrO/(MgO+CaO+SrO+BaO)≤0.35(质量比)。
BaO的质量与MgO、CaO、SrO和BaO的质量和的比值小于等于0.5，即BaO/(MgO+CaO+SrO+BaO)≤0.5(质量比)。
本发明实施例通过上述至少一条的条件对MgO、CaO、SrO和BaO的用量进行限定，保证了优良的熔融性和耐失透性。
本发明实施例得到的玻璃中作为不可避免的杂质铁以以Fe2O3计的总铁的质量百分含量不大于0.01％。
本发明的主要目的是提供一种具有高光学透过率、高弹性模量、高应变点、低热膨胀系数、低熔化温度、低液相线温度，低成本，环境友好型，可作为导光板用的玻璃。通过控制SiO2的质量百分含量及SiO2和Al2O3的总的质量百分含量来提高应变点，降低膨胀系数和热收缩率低，减小密度。同时，通过从Na2O、K2O、MgO、CaO、SrO、BaO、TiO2和ZrO2选取相应氧化物及配比来提高熔融性能，在不使失透温度升高的情况下提高杨氏模量，减小光弹性模量，提高光透过率而且能够降低玻璃的粘性。各优化方案可单独采用和联合采用以提高效果。如Na2O、K2O、MgO、CaO、SrO、BaO、TiO2和ZrO2选取及相应的质量百分比、质量比等采用如下优化方案中的一个的多个。13％≤Na2O+K2O+MgO+CaO+SrO+BaO+TiO2+ZrO2≤33％(质量百分含量和)、Na2O+K2O≤16％(质量百分含量和)、0.45≤(MgO+CaO+SrO+BaO+TiO2+ZrO2)/(Na2O+K2O)≤4.8(质量比，进一步优选比值范围为0.7～4)，MgO/(MgO+CaO+SrO+BaO)≤0.35、CaO/(MgO+CaO+SrO+BaO)≤0.9(质量比)、SrO/(MgO+CaO+SrO+BaO)≤0.35(质量比)、BaO/(MgO+CaO+SrO+BaO)≤0.5(质量比)。通过方案的优化可使玻璃同时具有较高的光透过率、化学稳定性、应变点、杨氏模量和较低的熔化温度，较低的液相线温度，提高耐失透性能，从而提升生产良率、节能降耗、控制成本；通过添加TiO2、ZrO2组分，以降低光弹性系数，增加玻璃的光透过率，提高应变点，增大弹性模量，提高耐失透性。
本发明实施例中澄清剂选自CeO2、NaCl、NaNO3和SO3中的至少一种，具有较宽的产生澄清气体的温度范围和较好的澄清效果，经试验证明选用上述澄清剂均能够达到上述效果。
本发明实施例提供了一种导光板，该导光板采用上述任一实施例的玻璃制成。
本发明实施例的导光板导光板的热膨胀系数低，不易受热膨胀变形。也不会受环境湿度变化的影响而发生变形。耐热性好，不易受热容易变形，无需采用多种附属配件支撑。可实现大尺寸化、薄型化。
本发明实施例提供了一种背光模组，该背光模组包括导光板，该背光模组采用上述任一实施例的玻璃制成的导光板。
本发明实施例提供了一种液晶面板，该液晶面板的背光模组采用为上述背光模组。
另一方面，本发明实施例提供了一种液晶显示终端，该液晶显示终端包括液晶面板，该液晶面板为上述实施例的液晶面板。其中液晶显示终端可以是液晶显示器，也可以是液晶电视。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (18)

1.玻璃，其特征在于，所述玻璃由如下质量百分比的组分组成：
2.根据权利要求1所述的玻璃，其特征在于，
所述Na2O的质量百分含量为7～15％；
所述K2O的质量百分含量为0～3％；
所述MgO的质量百分含量为0～5％；
所述CaO的质量百分含量为5～12％；
所述SrO的质量百分含量为0～8％；
所述BaO的质量百分含量为1.0～8％；
所述TiO2的质量百分含量为0.1～5％；
所述ZrO2的质量百分含量为0～5％。
3.根据权利要求1所述的玻璃，其特征在于，所述SiO2的质量百分含量为68～78％。
4.根据权利要求1所述的玻璃，其特征在于，所述Al2O3的质量百分含量为1～13％。
5.根据权利要求1所述的玻璃，其特征在于，SiO2和Al2O3的质量百分含量的和小于等于80％，大于等于70％。
6.根据权利要求1所述的玻璃，其特征在于，Na2O和K2O的质量百分含量的和小于等于16％。
7.根据权利要求1所述的玻璃，其特征在于，MgO、CaO、SrO、BaO、TiO2和ZrO2的质量和与Na2O和K2O的质量和的比值为0.45～4.8。
8.根据权利要求1所述的玻璃，其特征在于，所述MgO、CaO、SrO和BaO的质量关系至少符合下述条件之一：
MgO的质量与MgO、CaO、SrO和BaO质量和的比值小于等于0.35；
CaO的质量与MgO、CaO、SrO和BaO质量和的比值小于等于0.9；
SrO的质量与MgO、CaO、SrO和BaO质量和的比值小于等于0.35；
BaO的质量与MgO、CaO、SrO和BaO质量和的比值小于等于0.5。
9.根据权利要求1所述的玻璃，其特征在于，所述澄清剂选自CeO2、NaCl、NaNO3和SO3中的至少一种。
10.根据权利要求1所述的玻璃，其特征在于，所述澄清剂的质量百分含量为0.1～1％。
11.根据权利要求1所述的玻璃，其特征在于，所述玻璃中的杂质Fe以Fe2O3计的质量百分含量小于等于0.01％。
12.权利要求1-11任一项所述的玻璃的制备方法，包括以下步骤：先按上述各组分的质量百分比称取对应的原料；将原料均匀混合后，倒入铂金坩埚中，在高温炉中熔制，在在1400℃～1480℃范围内，保温3～10h，并搅拌排出气泡和使玻璃液均化；然后将熔制好的玻璃液降温至成型所需要的温度范围内，进行退火后，制作出所需厚度的玻璃。
13.权利要求12所述的玻璃的制备方法，其特征在于，成型采用浮法、溢流下拉法或狭缝下拉法。
14.导光板，所述导光板由权利要求1-11任一项所述的玻璃制成。
15.背光模组，所述背光模组包括导光板，其特征在于，所述导光板为权利要求14所述的导光板。
16.液晶面板，所述液晶面板包括背光模组，其特征在于，所述背光模组为权利要求15所述的背光模组。
17.液晶显示终端，所述液晶显示终端包括液晶面板，其特征在于，所述液晶面板为权利要求16所述的液晶面板。
18.根据权利要求17所述的液晶显示终端，其特征在于，所述液晶显示终端为液晶显示器或液晶电视。
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