CN106082638A - 一种侧光式led电视用玻璃导光板及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及导光板，公开一种侧光式LED电视用玻璃导光板及制备方法。提出的一种侧光式LED电视用玻璃导光板采用铝硼硅酸盐玻璃，铝硼硅酸盐玻璃的基本组分及重量百分比为：SiO₂64.5～67.5%，B₂O₃9.0~9.6%，Al₂O₃7.0～8.0%，K₂O5.0～7.0%，Na₂O6.0～6.5%，ZnO5～6%；其中，SiO₂+Al₂O₃合量为71.5~75.5%，Na₂O+K₂O合量为11~13.5%，且n(K₂O)/n（Na₂O）的摩尔比值为0.5~0.75、n（B₂O₃）/n（SiO₂）的摩尔比值为0.11~0.13。本发明具有玻璃强度高、不易破裂的特点，同时满足超薄浮法玻璃特殊的成型需求。

Description

一种侧光式LED电视用玻璃导光板及制备方法

技术领域

本发明涉及导光板，具体涉及一种侧光式LED电视用玻璃导光板及制备方法。

技术背景

目前，LCD电视和其零组件(如背光板和光学膜)发展逐渐成熟，主流为较厚的直下式(direct-lit)LED背光液晶电视，LCD背光板的导光板材料主要为丙烯酸(acrylic)，也就是亚克力，厚度一般为3-5mm，受亚克力性能的制约，使设计者很难再降低电视机厚度；为了减轻液晶显示器的厚度和重量，薄型化电视侧光(edge-lit)式背光液晶显示器正逐渐取代直下式(direct-lit)LED背光液晶显示器。

玻璃导光板是侧光式LED电视的一个组件，侧光(edge-lit)式背光源使用导光板将点光源转换成面光源，来自于光源的光从玻璃板的端面进入内部，通过反复进行表面反射而扩散到整个内部，从玻璃板与液晶面板相对的面出射，并均匀地照射液晶面板。

玻璃导光板在侧光式LED电视中的使用，一方面可以降低LED电视的背光厚度，另一方面是玻璃导光板的背光源是设置在面板两边的，通过一层玻璃导光板将背光均匀地传输至整块面板，使其产生亮度；而直下式LED电视中玻璃导光板是直接将背光源放在面板的后面，所以侧光式LED技术比直下式LED在电视厚度上有明显优势，而玻璃导光板性能的好坏直接影响到电视的画质。

玻璃导光板可以使液晶电视机的厚度减薄，与现有技术中导光板使用的聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯（俗称亚克力）或有机玻璃板材相比厚度可以减少1mm，可以减少电视机75%的厚度和32%的重量；玻璃导光板的采用可使液晶电视机身厚度降低在5mm以下，甚至为1～2mm；不需要额外的结构保证导光板的可靠性，玻璃能够提供更好的硬度和强度，缩减电视机的厚度和体积，有利于打造窄边框电视；玻璃导光板重量轻且坚固，可以节约电视机底盘和机械组件方面的成本；导光板玻璃的应用将使得液晶电视的厚度更薄、边框更窄，视觉感受更加出众。

现有技术中导光板材料大多数使用主要是聚碳酸酯(PC-polycarbonate)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA-polymethylmethacrylate,俗称亚克力或有机玻璃板材。此种板材树脂物理性强度不高、湿度及热量会导致膨胀等问题，都是通过加固电视外壳、采用多种附属配件来解决;因此，电视的薄型化及窄边框化等时尚造型很难实现。

现有技术中导光板材料有少部分采用普通硅酸盐玻璃，但使用普通硅酸盐玻璃作为导光板，采用激光打点的方式，其网点周围会有细小裂纹，裂纹在稍受外力时易扩展使玻璃脆裂，影响导光板的强度，不利于提高质量。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是一种侧光式LED电视用玻璃导光板及制备方法。

本发明为完成上述目的采用如下技术方案：

一种侧光式LED电视用玻璃导光板，所述的玻璃导光板采用铝硼硅酸盐玻璃，所述的铝硼硅酸盐玻璃的基本组分及重量百分比为：SiO₂64.5～67.5%，B₂O₃9.0~9.6%，Al₂O₃7.0～8.0%，K₂O5.0～7.0%，Na₂O6.0～6.5%，ZnO5～6%；其中，SiO₂+Al₂O₃合量为71.5~75.5%，Na₂O+K₂O合量为11~13.5%，且n(K₂O)/n（Na₂O）的摩尔比值为0.5~0.75、n（B₂O₃）/n（SiO₂）的摩尔比值为0.11~0.13。

所述的SiO₂为SiO₂≥99%的石英砂，石英砂的粒度分布控制范围在85μm～250μm，其中125μm～250μm不少于92%，并严格控制粒径大于0.1mm的难熔矿物；Cr,Co,Cu,Mn,Ni,Pb,Ti,V,Zr严禁，其中Fe₂O₃＜0.002%、TiO2≤0.003%、Cr2O3＜0.0005%严格控制。

所述的Al₂O₃为Al₂O₃≥99.5%的氧化铝粉，氧化铝粉的粒度为48μm～80μm，氧化铝粉中Fe₂O₃的含量控制在Fe₂O₃≤0.005%此范围内。

所述的B₂O₃由H₃BO₃≥99.5%的硼酸引入，硼酸的粒度范围为63μm~250μm；其中硫化合物（SO₄ ^2-）≤0.002%、Fe₂O₃≤0.0005%、水不熔物≤0.005%。

所述的Na₂O由Na₂CO₃≥99.2%的纯碱引入，纯碱的平均粒径为75μm；其中Fe₂O₃≤0.004%、Na2O≥58.00%、波动范围±0.25，NaCL≤0.70%。

所述的K₂O由K₂CO₃≥99%的碳酸钾引入，碳酸钾的平均粒径为75μm；其中Fe₂O₃≤0.001%、K₂SO₄≤0.01%、KCL≤0.01%。

所述的ZnO为ZnO≥99%的氧化锌，氧化锌的平均粒径为50μm；其中氯化物（CL）≤0.001%、硫化合物（SO₄ ^2-）≤0.01%、Fe₂O₃≤0.005%、水不熔物≤0.005%。

一种侧光式LED电视用玻璃导光板的制备方法为：将石英砂、氧化铝粉、硼酸、纯碱、碳酸钾、氧化锌按照64.5～67.5%、7.0～8.0%、9.0~9.6%、6.0～6.5%、5.0～7.0%、5～6%的比例均匀混合制备配合料；然后在配合料中加入占配合料总量0.2~1.0%的铝硼硅酸盐玻璃作为澄清剂；然后将加入有澄清剂的配合料在玻璃熔炉中进行熔制，在1550℃保温2小时，玻璃成型温度范围750℃~1100℃。

所述的玻璃导光板特征粘度点的温度分别为：10²dPa·s粘度的温度为1520℃以下；10⁴dPa·s粘度的温度为1120℃以下；10^7.6dPa·s粘度的温度为770℃以下；10^14.5dPa·s粘度的温度为505℃以下。

所述铝硼硅酸盐玻璃的厚度为0.55～3.2mm，可见光透过率不小于91.5％，其表面显微硬度为600HV0.1/30～650HV0.1/30，转变温度Tg为605℃～620℃。

在玻璃熔制过程中，玻璃中的铁含量是一个重要参数，在玻璃中铁是以Fe2+和Fe3+两种价态存在的，二者的比值可以表征玻璃的氧化还原状态，而玻璃的氧化还原状态又和玻璃成品的气泡数量之间存在着一定的关系。玻璃中的Fe²⁺能强烈地吸收红外线，Fe³⁺能强烈地吸收紫外线，Fe²⁺的含量对玻璃熔制过程的热传递有明显作用，将直接影响熔窑内玻璃液的温度分布，从而影响玻璃的熔制与澄清。本发明导光板用的玻璃板的铁含量的总量为100克玻璃含铁30ppm以下，更优选为25ppm以下。

本发明又一方面提供一种侧光式背光电视装置用的铝硼硅酸盐导光板玻璃，该导光板玻璃的熔融温度1550℃，适合于浮法成型。

氟硅酸钠加入量占配合料总量的0.2~1.0%即可获得无气泡的玻璃，不会影响高温设备的使用寿命。

下面简述一下本发明的各组分性质：

[SiO₂]

SiO₂为玻璃的主要成分,是玻璃网络形成体氧化物，能提高玻璃的机械强度、化学稳定性、热稳定性等，但它又是较难熔化的物质；能保持的玻璃的耐候性、失透特性，本发明组分中，当SiO₂含量低于64.5%时，玻璃硬度和机械强度过低，化学稳定性变差；但当SiO₂含量高于67.5%时，则高温粘度将升高从而降低了玻璃的熔融性能。因此，优选SiO₂含量不低于64.5%，并且不高于67.5%。

[Al₂O₃]

Al₂O₃是提高玻璃膨胀软化温度的有效组分，同时也和SiO₂共同构成玻璃主体SiO₂+Al₂O₃合量为71.5~75.5%；本发明组分中，Al₂O₃含量7%-8%,是提高玻璃的耐候性的必要成分。

[B₂O₃]

B₂O₃和SiO₂一样，是玻璃的网络形成体氧化物，在玻璃网络结构中起骨架作用;能改善玻璃的热稳定性和化学稳定性，增加光泽和折射，还有高温助熔的作用，降低玻璃的高温粘度。但是熔化温度高B₂O₃越容易挥发，造成玻璃表面含硅量高，形成一层皮（沫子）很难再熔化，致使玻璃质量不良；本发明的玻璃组分熔制温度为1550℃，较好的防止硼的挥发。B₂O₃含量优选为9.0~9.6%。

【Na₂O+K₂O】

Na₂O与K₂O是助溶剂，具有降低熔融温度的效果，由于Na₂O与K₂O的相互作用而能有效地改善玻璃的成型性能，显著地降低析晶倾向。当其合量不足11时效果不显著，因此优选在11%以上，然而，即使少量地添加也会使变形点大大降低，而且会使耐火材料的侵蚀性增加，因此其用量K2O+Na2O应在13.5%以下。

K₂O、Na₂O是网络外体氧化物，引入后能使硅氧四面体[SiO4]所形成的网络松弛、断裂，从而解决SiO₂难熔化的问题，可以作为助熔剂。

Na₂O是网络外体氧化物，能提供游离氧，一方面破坏玻璃的硅氧骨架结构，另一方面能使[BO3]转变成[BO4]。引入Na₂O后，硼的结构会出现变化,由于Na₂O给出自由氧，使[BO3]转变成[BO4],硼的结构从层状转变成架状。随着Na₂O含量的增加，[BO3]转变成[BO4」的含量也会越来越大。Na₂O含量再高会破坏桥氧。Na₂O含量应控制在6.5%以下为宜。

[ZnO]

ZnO能有效地提高熔化性，提高玻璃的热稳定性和化学稳定性，但它容易挥发并会使熔炉的寿命缩短，因此应在6%以下。

为保证本发明成分的玻璃产品有一个良好的内在质量及玻璃液流的稳定，严格控制玻璃的总铁含量，即原料中的Fe₂O₃和生产中对铁的控制管理应当特别重视，玻璃中Fe₂O₃含量控制在30ppm以下，优选为25ppm。

本发明中玻璃各性能的测试按照以下方法进行：

硬度是表示物体抵抗其它物体侵入的能力，显微硬度值越大，其耐抗划伤能力越强。本发明玻璃显微硬度采用HXD-2000TMC/LCD维氏显微硬度仪,试验力300g，保荷时间10s，物镜倍数40x。

玻璃可见光透过率采用GB5433-85，经Cary500型分光光度计测试。测试玻璃不同的粘度值采用的测量方法及仪器有所不同。10³dPa·s和10⁴dPa·s粘度测量参考ASTMC-965标准，采用旋转高温粘度计；10^7.6dPa·s粘度测量参考ASTMC-338，里特软化点测定仪；10^14.5dPa·s粘度测量参考ASTMC-228，应用膨胀系数测定仪。

本发明提出的一种侧光式LED电视用玻璃导光板及制备方法，采用上述技术方案，具有光线透过率高、显微硬度大、热变形温度高的特点，且制作的导光板导光性好、网点周围无裂纹或产生裂纹的几率小，并具有玻璃强度高、不易破裂的特点，同时满足超薄浮法玻璃特殊的成型要求。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细说明，所给出的实施例不构成对本发明的任何限制：

本发明的一种导光板用超薄浮法玻璃，以重量百分比为单位的基本组分与用量如下：SiO₂用量为：64.5～67.5%，B₂O₃用量为：9.0~9.6%，Al₂O₃用量为：7.0～8%，K₂O用量为：5.0～7.0%，Na₂O用量为：6.0～6.5%，ZnO用量为：5～6%，基本的组分中，SiO₂+Al₂O₃合量为71.5~75.5%，Na₂O+K₂O合量为11~13.5%，且n(K₂O)/n（Na₂O）摩尔比值为0.5~0.75、n（B₂O₃）/n（SiO₂）摩尔比值为0.11~0.13。

将含SiO₂、Al₂O₃、B₂O₃、Na₂O、K₂O、ZnO以上各组分的石英砂（SiO₂≥99%）、氧化铝粉（Al₂O₃≥99.5%）、硼酸（H₃BO₃≥99.5%）、工业用纯碱（Na₂CO₃≥98.5%）、碳酸钾(K₂CO₃≥99%)、氧化锌(ZnO≥99%)，按照组分所给出的比例精确称量并均匀混合，制备成合格的配合料。澄清剂加入量为：氟硅酸钠占配合料总量的0.2~1.0%。将此配合料在玻璃熔炉中进行熔制，在1550℃保温2小时，作业温度范围750℃~1100℃。

表1实施例组分

Claims (8)

1.一种侧光式LED电视用玻璃导光板，其特征在于：所述的玻璃导光板采用铝硼硅酸盐玻璃，所述的铝硼硅酸盐玻璃的基本组分及重量百分比为：SiO₂64.5～67.5%，B₂O₃9.0~9.6%，Al₂O₃7.0～8.0%，K₂O5.0～7.0%，Na₂O6.0～6.5%，ZnO5～6%；其中，SiO₂+Al₂O₃合量为71.5~75.5%，Na₂O+K₂O合量为11~13.5%，且n(K₂O)/n（Na₂O）的摩尔比值为0.5~0.75、n（B₂O₃）/n（SiO₂）的摩尔比值为0.11~0.13。

2.如权利要求1所述的一种侧光式LED电视用玻璃导光板，其特征在于：所述的SiO₂为SiO₂≥99%的石英砂，石英砂的粒度分布控制范围在85μm～250μm，其中125μm～250μm不少于92%。

3.如权利要求1所述的一种侧光式LED电视用玻璃导光板，其特征在于：所述的Al₂O₃为Al₂O₃≥99.5%的氧化铝粉，氧化铝粉的粒度为48μm～80μm。

4.如权利要求1所述的一种侧光式LED电视用玻璃导光板，其特征在于：所述的B₂O₃由H₃BO₃≥99.5%的硼酸引入，硼酸的粒度范围为63μm~250μm。

5.如权利要求1所述的一种侧光式LED电视用玻璃导光板，其特征在于：所述的Na₂O由Na₂CO₃≥98.5%的纯碱引入，纯碱的平均粒径为75μm。

6.如权利要求1所述的一种侧光式LED电视用玻璃导光板，其特征在于：所述的K₂O由K₂CO₃≥99%的碳酸钾引入，碳酸钾的平均粒径为75μm。

7.如权利要求1所述的一种侧光式LED电视用玻璃导光板，其特征在于：所述的ZnO为ZnO≥99%的氧化锌，氧化锌的平均粒径为50μm。

8.一种侧光式LED电视用玻璃导光板的制备方法为：将石英砂、氧化铝粉、硼酸、纯碱、碳酸钾、氧化锌按照64.5～67.5%、7.0～8.0%、9.0~9.6%、6.0～6.5%、5.0～7.0%、5～6%的比例均匀混合制备配合料；然后在配合料中加入占配合料总量0.2~1.0%的铝硼硅酸盐玻璃作为澄清剂；然后将加入有澄清剂的配合料在玻璃熔炉中进行熔制，在1550℃保温2小时，玻璃成型温度范围750℃~1100℃；

所述的玻璃导光板特征粘度点的温度分别为：10²dPa·s粘度的温度为1520℃以下；10⁴dPa·s粘度的温度为1120℃以下；10^7.6dPa·s粘度的温度为770℃以下；10^14.5dPa·s粘度的温度为505℃以下；

所述铝硼硅酸盐玻璃的厚度为0.55～3.2mm，可见光透过率不小于91.5％，其表面显微硬度为600HV0.1/30～650HV0.1/30，转变温度Tg为605℃～620℃。