CN107777873B - 一种导光板玻璃及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种导光板玻璃及其制备方法。一种导光板玻璃，以下述氧化物基准的质量百分含量表示，包括如下组分：55％～75％的SiO2、1％～10％的Al2O3、0～15％的B2O3、5％～15％的R2O、10％～20％的MO、0％～10％的ZnO、0％～5％的ZrO2、0.005～0.05％的CeO2及0～2％的其他稀土氧化物；其中，所述R2O选自Li2O、Na2O及K2O中的至少一种，所述MO选自CaO、SrO及BaO中的至少两种；所述导光板玻璃换算为2.5mm的厚度在可见光波数为380nm～780nm内的透过率大于92％；所述导光板玻璃透过率T460≤T550≤T650，T460/T550≥99.5％，T550/T650≥99.5％。上述导光板玻璃光学性能较好。
Description
技术领域
本发明涉及光传导材料，尤其是涉及一种导光板玻璃及其制备方法。
背景技术
侧入式背光模组一般设计在底侧LED进行光源入射。在整个背光模组中最关键的零件就是导光板，其功能为将线光源或点光源变成的面光源。要得到高品质的显示画面，背光源射出的光的均匀性非常重要，导光板就是达到此目的的关键性光学元件，它能将光线导向所需要的方向，使其达到要求的亮度和均匀度。该技术源于光学的全反射原理，凡折射率大于l的透明材料，在其内部传播的光线会发生全反射现象，使得光线从薄板的一个侧面射入经材料内部后会从另一个侧面射出，而在导光板表面设计微结构可以破坏光的全反射，使多数光线垂直导光板平面射出。
目前，主流白光LED是由蓝光LED+黄色荧光粉所构成，是最常见也是最成熟的技术，蓝光激发光谱的峰值在波数440～480nm之间，发射光谱中黄绿光区的峰值在530～580nm之间。另一方面，TV行业背光组件的传统导光板为光学级PMMA，整个工艺路线非常成熟，其优良的光学性能可以保证出光面获得理想的亮度、色度和均匀度。
因此，在对导光板材质的光学性能评判标准中，考究其对光学三原色蓝(435～480nm)、绿(500～560nm)、红(615～700nm)三个特征范围内透过率，结合当前主流白光LED的光谱特性，可以定义导光板材质的T460、T550、T650三个特征透过率去判定导光板材质的光学性能的优劣。2.5mm厚度PMMA导光板的可见光波数380～780nm范围内的透过率≥92％，光谱特性中，T460≤T550≤T650，T460/T550＞99％，T550/T650＞99％。
为了追求大尺寸电视机的超薄化、曲面化，PMMA材料制成的导光板还存在很多不足之处：尺寸越大、厚度减薄，导光板刚性不佳，需要增加结构支撑件—金属板的成本；其形状尺寸会受环境温度和湿度变化的影响，受热膨胀和吸湿膨胀较大，会造成画面亮度不均或者与结构件发生挤压的后果。然而传统平板玻璃的光学性能与PMMA相比还有比较明显的差距。
发明内容
基于此，有必要提供一种光学性能较好的导光板玻璃及其制备方法。
一种导光板玻璃，所述导光板玻璃以下述氧化物基准的质量百分含量表示，包括如下组分：
55％～75％的SiO2、1％～10％的Al2O3、0～15％的B2O3、5％～15％的R2O、10％～20％的MO、0％～10％的ZnO、0％～5％的ZrO2、0.005～0.05％的CeO2及0～2％的其他稀土氧化物；
其中，所述R2O选自Li2O、Na2O及K2O中的至少一种，所述MO选自CaO、SrO及BaO中的至少两种；
所述导光板玻璃换算为2.5mm的厚度在可见光波数为380nm～780nm内的透过率大于92％；所述导光板玻璃透过率T460≤T550≤T650，T460/T550≥99.5％，T550/T650≥99.5％。
在其中一个实施例中，所述导光板玻璃中Fe2O3的含量小于100ppm。
在其中一个实施例中，所述导光板玻璃在制备过程中加入硝酸盐，所述硝酸盐在所述导光板玻璃制备时的原料中的质量百分含量为0.2％～3％。
在其中一个实施例中，所述MO为SrO及BaO的混合物，且0.7≤BaO/SrO≤1.4，式中化学式代表该化合物的质量百分含量；及/或，所述MO为CaO、SrO及BaO的混合物，且0.9≤(SrO+BaO)/CaO≤1.5，式中化学式代表该化合物的质量百分含量。
在其中一个实施例中，所述导光板玻璃中的SiO2在导光板玻璃制备过程中以酸洗超白石英砂的形式引入；及/或，所述导光板玻璃中的CaO在导光板玻璃制备过程中以超白石灰石的形式引入。
在其中一个实施例中，所述导光板玻璃中CeO2的含量大于50ppm。
在其中一个实施例中，所述导光板玻璃包括如下组分：所述导光板玻璃包括如下组分：60％～72％的SiO2、1％～7％的Al2O3、2～6％的B2O3、5％～11％的R2O、15％～17％的MO、3％～6％的ZnO、2％～5％的ZrO2、0.01％～0.03％的CeO2及1％～2％的其他稀土氧化物。
上述导光板玻璃的制备方法，按各氧化物基准的质量百分含量称取对应的原料混合并加热熔融得到玻璃液后成型，其中，所述原料中着色金属氧化物的含量小于50ppm，Fe2O3的含量≤30ppm。
在其中一个实施例中，在所述导光板玻璃制备时所述R2O、MO及ZnO中的至少一种通过硝酸盐的形式作为原料引入。
在其中一个实施例中，所述着色金属氧化物包括Fe2O3、Cr2O3及CuO中的至少一种。
上述导光板玻璃为铝硅酸盐玻璃，铝硅酸盐玻璃的强度较高，刚性较佳，其弹性模量一般为PMMA材料的20倍以上，同等厚度下，玻璃导光板的刚性是PMMA导光板的20倍以上，应用于背光模组时可取消结构支撑件，简化背光模组的结构；铝硅酸盐玻璃具有良好的热稳定性、耐候性和化学稳定性，在其正常工作范围和使用环境条件下，其受热膨胀和吸湿膨胀较小，不会对显示效果和结构支撑造成影响；导光板玻璃中引入R+和M2+离子后，导光板玻璃网络结构断裂形成较多的非桥氧，电子容易从非桥氧上受激发，产生紫外光范围的吸收，紫外截止波长增大，进而影响可见光紫光区域的吸收，在保证导光板玻璃熔化质量的前提下，尽量降低碱金属和碱土金属的含量，并利用混合碱效益可促使Fe3+离子在紫外区的吸收峰向低波数方向移动，进而可控制玻璃在紫光区域的吸收；CeO2可提供玻璃的紫外吸收能力和抗辐照色偏的作用，CeO2可将着色能力强的Fe2+氧化成着色能力较弱的Fe3+，而Ce3+和Ce4+的主要吸收区在紫外区域(205～320nm)，均不在可见光区域，因此玻璃的可见光透过率获得增加；导光板玻璃中严格控制Fe离子总量，并确定了Fe2+离子比例在最优范围，以获得对白光LED最佳的还原度；导光板玻璃换算为2.5mm的厚度在可见光波数为380nm～780nm内的透过率大于92％；透过率T460≤T550≤T650，T460/T550≥99.5％，T550/T650≥99.5％，从而保证了对白光LED光谱的超高还原度，光学性能较好。
附图说明
图1为实施例1～2及对比例1～2的导光板玻璃的可见光透过光谱图；
图2为实施例3～4及对比例1～2的导光板玻璃的可见光透过光谱图；
图3为实施例5～7的导光板玻璃及对比例2的导光板的可见光透过光谱图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
一实施方式的导光板玻璃，以下述氧化物基准的质量百分含量表示，包括如下组分：
55％～75％的SiO2，1％～10％的Al2O3，0～15％的B2O3，5％～15％的R2O，10％～20％的MO，0％～10％的ZnO、0％～5％的ZrO2、0.005～0.05％的CeO2及0～2％的其他稀土氧化物；其中，R2O选自Li2O、Na2O及K2O中的至少一种，MO选自CaO、SrO及BaO中的至少两种；导光板玻璃换算为2.5mm的厚度在可见光波数为380nm～780nm内的透过率大于92％；导光板玻璃透过率T460≤T550≤T650，T460/T550≥99.5％，T550/T650≥99.5％。
在其中一个实施例中，导光板玻璃包括如下组分：60％～72％的SiO2、1％～7％的Al2O3、2～6％的B2O3、5％～11％的R2O、15％～17％的MO、3％～6％的ZnO、2％～5％的ZrO2、0.01％～0.03％的CeO2及1％～2％的其他稀土氧化物
二氧化硅(SiO2)是重要的玻璃形成氧化物。SiO2可以降低玻璃的热膨胀系数，提高玻璃的热稳定性、化学稳定性、软化点、机械强度和透紫外光能力。SiO2的质量百分含量为55～75％(下文中的百分含量如无特别说明，均为质量百分含量)较为合适，优选为60～72％，特优选为65～70％。当二氧化硅含量较高时，导光板玻璃需要较高的熔化温度，且析晶倾向增大，同时过多的SiO2原料比重会导致Fe含量偏高，最终影响导光板玻璃的光学性能。
Al2O3属于中间体氧化物，能降低玻璃的析晶倾向，提高玻璃的化学稳定性、机械强度和折射率，并能减轻熔融玻璃液对耐火材料的侵蚀。Al2O3的含量为1～10％较为合适，优选为1～7％，特优选为2～5％。Al2O3的含量较多，需要较高的熔化温度，而且一般以长石类矿物原料引入Al2O3有利于玻璃配合料的熔化，但长石类矿物中的重金属成分不够稳定，容易对导光板玻璃的光学性能造成负面影响。
导光板玻璃为铝硅酸盐玻璃，B2O3在硅酸盐玻璃体系中与硅氧四面体共同组成结构网络，能降低玻璃的膨胀系数，提高玻璃的热稳定性、化学稳定性，增强玻璃的折射率和改善玻璃的光泽。B2O3在高温时能起到助熔作用，降低玻璃的高温粘度，在低温时提高玻璃的粘度玻璃网络结构中形成较多的[BO4]四面体，可以有效改善玻璃的热稳定性，但含量过高容易降低折射率，不利于光线做全反射传导。B2O3的含量为0～15％较为合适，优选为0～7％，根据不同碱金属和碱土金属含量可以确定更优的B2O3的含量。B2O3不是必需成分，一般在需要更低的热膨胀系数的玻璃时可引入一定量。当B2O3引入量过高时，由于硼氧三角体增多，容易发生“硼反常”现象。
R2O是玻璃网络外体氧化物，能提供游离氧使玻璃结构中的O/Si比值增加，发生断键，因而可以降低玻璃的粘度，作为原料成分中的主要助熔剂。然而，R2O会增大玻璃的热膨胀系数，降低玻璃的热稳定性、化学稳定性和机械性能。R2O的含量为5～15％较为合适，优选为5～13％，特优选为5～11％。在其中一个实施例中，导光板玻璃包括0％～6％的Li2O，6％～12％的Na2O，0％～4％的K2O。
Ca2+、Sr2+和Ba2+可有效提高玻璃的折射率，以满足导光板玻璃较高折射率的要求。然而，随着碱土金属离子半径的增大，紫外截止波长向长波方向移动，容易增大紫光区的吸收。因此，借助三元或者二元混合碱效益，可以在光学性能方面达到最佳状态，折射率nD与透过率比例T460/T550、T550/T650达到理想状态。碱土金属含量配比中，0.9≤(SrO+BaO)/CaO≤1.5，优选1.1≤(SrO+BaO)/CaO≤1.2；0.7≤BaO/SrO≤1.4，优选1.0≤BaO/SrO≤1.1，式中化学式代表该化合物的质量百分含量。
CaO是网络外体氧化物，在导光板玻璃结构中主要起稳定剂作用，提高玻璃的化学稳定性和机械强度。CaO的含量为3～12％较为合适，优选为5～10％，特优选为5～8％。CaO的含量较高时，增大玻璃的析晶倾向，且容易使玻璃发脆，成型后的退火速率需要提高，否则容易炸裂。
SrO及BaO的作用与CaO类似，可提高玻璃的折射率，修饰玻璃的光学常数。SrO的含量为0～10％较为合适，优选为2～8％，特优选为3～6％。BaO含量比例较高时，会使紫外吸收向长波方向移动，BaO的含量为1～10％较为合适，优选为2～7％，特优选为3～5％。
ZnO在高温下具有较好的助熔效果，可以有效降低导光板玻璃的高温粘度，但不是必需成分，其可作为中间体氧化物，在游离氧充足时，可以形成锌氧四面体进入玻璃结构网络，使玻璃结构趋于稳定，能降低玻璃的热膨胀系数，提高玻璃的热稳定性、化学稳定性和折射率。ZnO的含量为0～10％较为合适，优选为0～6％，特优选为0～4％。ZnO含量较高时，玻璃析晶倾向较高，容易导致玻璃失透。
ZrO2为中间体氧化物，能提高玻璃的粘度、弹性模量、折射率、热稳定性、化学稳定性和机械强度，不是必需成分。ZrO2的含量为0～5％较为合适，优选为0～3％。ZrO2含量较高时，导光板玻璃较难熔化，熔制温度升高，同时导光板玻璃析晶倾向较高，容易导致导光板玻璃失透。
CeO2在导光板玻璃组成中具有氧化脱色、抗辐照色偏和澄清等多重作用，其含量为0.005～0.05％较为理想，优选为0.01～0.03％。CeO2含量较高容易使导光板玻璃着淡黄色，且导光板玻璃澄清效果变差。导光板玻璃中CeO2的含量大于50ppm。
玻璃本体在受到高能粒子和高能辐射作用后，玻璃结构中的氧离子空位容易与游离电子结合形成色心，引入CeO2以后，Ce3+能俘获正穴形成Ce3+(+)，使玻璃中由于正穴与缺位结合形成的440、620nm色心消失，Ce4+能俘获游离电子，形成Ce4+(-)，使电子与缺位组成结合形成的305、235nm色心消除。由于导光板材料对光学性能具有极高的要求，因此玻璃材质在后续加工运输过程中发生的辐照变色问题是值得关注的，引入一定量CeO2可有效修正导光板玻璃的辐照色偏的问题，为背光组件的光学性能提供了可靠保证。
CeO2作为一种强氧化剂，在高温下加热可释放O2，可作为高温澄清剂，如果配合硝酸盐一起使用，则澄清效果比较理想。由于玻璃本体中难免含有一定量的杂质Fe，CeO2可将着色能力强的Fe2+氧化成着色能力较弱的Fe3+，而Ce3+和Ce4+的主要吸收区在紫外区域(205～320nm)，均不在可见光区域，因此玻璃的可见光透过率获得增加。然而，CeO2过高时，Ce3+与Fe3+的紫外吸收区域容易发生宽化，影响到可见光紫光区域，玻璃着成淡黄色。
其他稀土氧化物作为网络外体氧化物，能降低玻璃粘度，显著提高玻璃的折射率，对玻璃的光学常数其修饰作用。其不是必需成分，在导光板某些特殊应用上需要更低的色散系数时，可引入其他稀土氧化物。其他稀土氧化物含量为0～2％较为合适，优选为0～1％。其他稀土氧化物含量较高，容易造成玻璃着色，同时极大地增加玻璃的原料成本。其他稀土氧化物选自La2O3、Nd2O3、Pr2O3及Sm2O3中的至少一种。在其中一个实施例中，导光板玻璃中，含有0％～2％的La2O3。
Fe2O3作为导光板玻璃成分中的杂质，对导光板玻璃透过率和颜色造成极大的影响，需要被严苛地控制Fe2O3含量。为了获得良好的可见光透过率，其含量控制在0.001％～0.01％(小于100ppm)较为合适，优选≤80ppm，特优选≤50ppm。
对于导光板而言，需要其在可见光波长380～780nm范围内的透过率尽可能的高，尽量不发生任何波数范围内光的吸收，从而可以匹配不同光谱特性的背光源。光学级PMMA在紫光区域的透过率较差，也说明其材质受紫光及紫外光长时间照射容易发生老化衰变等问题。在这一问题上，玻璃材质导光板拥有得天独厚的优势。然而，玻璃原料硅砂、石灰石等容易引入Fe等着色金属离子，含量较高时严重影响玻璃的光学性能。
铁在玻璃中以Fe2+和Fe3+的形式存在，玻璃的颜色主要取决于两者的平衡态。Fe2+离子从可见光区域的一部分至红外区域均有较宽的吸收，在可见光谱区的吸收能力约为Fe3+的10倍，着色能力也是Fe3+的10倍，但少量Fe3+的玻璃在光谱紫外区也能呈现出强烈的吸收，进而影响到玻璃在可见光紫光区的透过率。
另一方面，玻璃中引入R+和M2+离子后，硅酸盐玻璃网络结构断裂形成较多的非桥氧，电子容易从非桥氧上受激发，产生紫外光范围的吸收，紫外截止波长增大，进而影响可见光紫光区域的吸收。在保证铝硅酸盐玻璃熔化质量的前提下，尽量降低碱金属和碱土金属的含量，并利用混合碱效益可促使Fe3+离子在紫外区的吸收峰向低波数方向移动，进而可控制玻璃在紫光区域的吸收。
由于玻璃制备时，矿物原料中不可避免的存在着Fe2O3等杂质，在矿物原料的选择上尤为关键。引入Fe2O3等杂质的主要矿物原料为石英砂、石灰石，因此优选的，导光板玻璃中的SiO2在导光板玻璃制备过程中以酸洗石英砂的形式引入，酸洗石英砂中Fe2O3含量≤30ppm较为合适，优选≤20ppm，进一步优选≤10ppm；铝硅酸盐玻璃中的CaO在铝硅酸盐玻璃制备过程中以超白石灰石的形式引入，超白石灰石中Fe2O3含量≤50ppm较为合适，优选≤30ppm。
为了获得理想的可见光透过光谱特性，使导光板玻璃透过率T460≤T550≤T650，T460/T550≥99.5％，T550/T650≥99.5％，导光板玻璃在制备过程中加入硝酸盐，硝酸盐在导光板玻璃制备时的原料中的质量百分含量为2％～6％。在其中一个实施例中，R2O、MO及ZnO中的至少一种在制备时至少部分通过硝酸盐的形式引入。
硝酸盐与CeO2一起可起到理想的澄清作用，同时可进一步加强玻璃的氧化性，进一步降低Fe2+的比例，提高可见光透过率，同时可以保证T650≥T550。原料中硝酸盐含量为0.2～3％较为合适，优选为0.5～2％。硝酸盐含量过高时，容易使T460/T550≤99％，T550/T650≤99％，导光板玻璃呈现淡品红色，制成背光组件后，容易加剧近光区偏蓝远光区偏红的现象。
优选的，导光板玻璃中不含有Ti，目的就是避免其对紫光区域的吸收，只有尽量避免导光板玻璃对近紫外区到紫光区间产生任何的吸收，才可以满足导光板玻璃对白光LED较高的光学还原度。
上述导光板玻璃为铝硅酸盐玻璃，铝硅酸盐玻璃的强度较高，刚性较佳，其弹性模量一般为PMMA材料的20倍以上，同等厚度下，玻璃导光板的刚性是PMMA导光板的20倍以上，应用于背光模组时可取消结构支撑件，简化背光模组的结构；铝硅酸盐玻璃具有良好的热稳定性、耐候性和化学稳定性，在其正常工作范围和使用环境条件下，其受热膨胀和吸湿膨胀较小，不会对显示效果和结构支撑造成影响；导光板玻璃中引入R+和M2+离子后，导光板玻璃网络结构断裂形成较多的非桥氧，电子容易从非桥氧上受激发，产生紫外光范围的吸收，紫外截止波长增大，进而影响可见光紫光区域的吸收，在保证导光板玻璃熔化质量的前提下，尽量降低碱金属和碱土金属的含量，并利用混合碱效益可促使Fe3+离子在紫外区的吸收峰向低波数方向移动，进而可控制玻璃在紫光区域的吸收；CeO2可提供玻璃的紫外吸收能力和抗辐照色偏的作用，CeO2可将着色能力强的Fe2+氧化成着色能力较弱的Fe3+，而Ce3+和Ce4+的主要吸收区在紫外区域(205～320nm)，均不在可见光区域，因此玻璃的可见光透过率获得增加，导光板玻璃中严格控制Fe离子总量，并确定了Fe2+离子比例在最优范围，以获得对白光LED最佳的还原度。
上述导光板玻璃的制备方法，包括以下步骤：
步骤S100、按各氧化物基准的质量百分含量称取对应的原料混合后熔融得到玻璃液。
原料通过含有上述玻璃氧化物基准对应的矿物原料(如硅砂、锆英石等)的形式引入，或者通过纯碱(Na2CO3)、二氧化硅、二氧化锆、碳酸钾、氧化镁、氢氧化铝、氢氧化镁、氧化铝、Na2O、K2O、硝酸钾、硝酸镁、硝酸钠等化工原料的形式引入。在其中一个实施方式中，原料可以从酸洗超白石英砂、铝粉、硼砂、碳酸锂、纯碱、碳酸钾、硝酸钠、硝酸钾、超白石灰石、碳酸锶、碳酸钡、硝酸钡、氧化锌、锆石、硫酸钠、氧化镧中选取。
在其中一个实施例中，原料中着色金属氧化物的含量小于50ppm，Fe2O3的含量≤30ppm。着色金属氧化物包括Fe2O3、Cr2O3及CuO中的至少一种。需要说明的是，基于导光板玻璃对光学性能的要求，着色金属氧化物不限于上述列举的种类，其他可对导光板玻璃的着色的金属氧化物含量都应进行限制。
在其中一个实施例中，导光板玻璃中的SiO2在导光板玻璃制备过程中以酸洗石英砂的形式引入，酸洗石英砂中Fe2O3含量≤30ppm较为合适，优选≤20ppm，进一步优选≤10ppm。
在其中一个实施例中，导光板玻璃中的CaO在导光板玻璃制备过程中以超白石灰石的形式引入，超白石灰石中Fe2O3含量≤50ppm较为合适，优选≤30ppm。
优选的，按各氧化物基准的质量百分含量称取对应的原料混合后在1350℃～1400℃下保温至少0.5小时继续升温值玻璃熔制温度得到玻璃液。
在其中一个实施例中，SiO2、Al2O3、B2O3、R2O、MO及ZnO中的至少一种在制备时至少部分通过硝酸盐的形式引入。硝酸盐与CeO2一起可起到理想的澄清作用，同时可进一步加强玻璃的氧化性，进一步降低Fe2+的比例，提高可见光透过率，同时可以保证T650≥T550。原料中硝酸盐含量为2～6％较为合适，优选为3～5％。硝酸盐含量过高时，容易使T460/T550≤99％，T550/T650≤99％，玻璃呈现淡品红色，制成背光组件后，容易加剧近光区偏蓝远光区偏红的现象。
为了避免由于采用化石燃料燃烧加热所不可避免的带入的硫元素，优选的，采用电熔的方式熔融原料。
步骤S200、将玻璃液成型，得到导光板玻璃。
需要说明的是，按各氧化物基准的质量百分含量称取对应的原料混合并加热熔融得到玻璃液后还可以进一步通过脱泡、搅拌等使玻璃液均质化。
玻璃熔融过程中还可以加入澄清剂进行澄清，优选的，加入SnO2及SnCl4中的至少一种作为澄清剂。进一步优选的，玻璃液中澄清剂的质量百分含量为0～0.5％。避免采用硫酸钠作为澄清剂，从而减少玻璃中硫的含量。即使使用硫酸钠(芒硝)作为澄清剂，玻璃液中澄清剂的质量百分含量为0～0.5％。
在其中一个实施方式中，将玻璃液在1570℃～1620℃下均化澄清至少5小时后浇铸在模具中成型，并在508℃～600℃下进行退火至少0.5h。
导光板玻璃可以通过浮法、溢流法或下拉法成型，当然也可以通过其他方法成型，比如辊压法。
根据需要，还可以对得到的导光板玻璃进行强化处理。
上述导光板玻璃的制备方法，工艺简单；过调整原料组成、大幅减少或控制了着色元素Fe的引入，使玻璃着琥珀色或硫磺色或棕黄色或的着色因子含量降低，使导光板玻璃的可见光透过率高。
以下结合具体实施例对上述导光板玻璃进行详细说明。
实施例1～7
实施例1～7及对比例1的导光板玻璃按照表1中的配比称取对应的原料(表1中的数据为以150g玻璃配合料计算)，将原料充分混合均匀后待实验室高温电炉升温至1350℃时，将玻璃配合料装入铂金坩埚并一起放入电炉中，1350℃保温0.5h后继续升温至玻璃熔制温度，玻璃液在1620℃下均化澄清5h以上。然后，将玻璃液浇注在特制的成型模具中形成规定的形状，并在马弗炉中600℃下退火0.5h，通过切磨抛制备得到可用于测试的样片(样片的厚度为2.5mm，公差不超过0.1mm)。对得到的样片进行测试，实施例1～7的导光板玻璃中的各组分的摩尔百分含量如表2所示，其中，Fe2O3含量由试样的荧光X射线分析所得。如表2示，实施例1-7中导光板玻璃中铁含量均可控制在100ppm以内。
表1
注：表1中第一列代表的是制备的导光板玻璃中的氧化物基准。
其中，酸洗超白砂中Fe2O3的含量为30ppm，超白石灰石中Fe2O3的含量为50ppm。
表2
注：表2中，各组分的摩尔百分含量计算时未将CeO2及Fe2O3的含量计算在内。
对实施例1-7的导光板玻璃、对比例1的普通超白玻璃及对比例2的PMMA制成相同的样品进行测试，测试结果见表3。
其中，102dPa.s温度采用GB/T 10247-2008测定；
热膨胀系数(CTE)、转变温度、折射率、透过率、内透过率、通过无色光学玻璃测试方法：GB/T 7962-2010测定。
表3
| 实施例 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 对比例1 | 对比例2 |
| CTE(20～300℃)(℃<sup>-1</sup>) | 85.51 | 83.36 | 68.58 | 75.41 | 93.42 | 94.25 | 73.70 | 76.87 | 69.35 | 70.28 | 88.62 | / |
| 10<sup>2</sup>dPa.s温度(℃) | 1454 | 1442 | 1405 | 1555 | 1571 | 1413 | 1463 | 1431 | 1492 | 1453 | 1470 | ＜400 |
| 转变温度(℃) | 566 | 587 | 605 | 628 | 592 | 565 | 627 | 573 | 591 | 584 | 550 | / |
| 2.5mm透过率(％) | 92.49 | 92.40 | 93.41 | 92.86 | 92.64 | 92.17 | 92.24 | 92.34 | 92.27 | 92.54 | 91.78 | 92.31 |
| T<sub>460</sub> | 91.83 | 92.01 | 92.05 | 91.77 | 91.81 | 91.77 | 91.97 | 91.71 | 91.87 | 91.92 | 91.29 | 92.14 |
| T<sub>550</sub> | 92.25 | 92.39 | 92.38 | 92.18 | 92.14 | 92.06 | 92.33 | 92.15 | 92.01 | 92.34 | 91.65 | 92.27 |
| T<sub>650</sub> | 92.37 | 92.49 | 92.47 | 92.37 | 92.24 | 92.18 | 92.27 | 92.28 | 92.28 | 92.57 | 91.55 | 92.37 |
| T<sub>460</sub>/T<sub>550</sub> | 99.55 | 99.59 | 99.65 | 99.55 | 99.65 | 99.69 | 99.62 | 99.52 | 99.85 | 99.55 | 99.61 | 99.86 |
| T<sub>550</sub>/T<sub>650</sub> | 99.87 | 99.89 | 99.90 | 99.80 | 99.89 | 99.87 | 100.06 | 99.86 | 99.71 | 99.75 | 100.11 | 99.89 |
| 光学性能合格判定 | ○ | ○ | ○ | △ | △ | △ | × | ○ | △ | ○ | × | ○ |
备注：○为完全匹配、△为调整后匹配(通过调整背光组件的制成工艺可以匹配其光学性，最终的背光组件性能是达标的)、×为不匹配。
如表3所示，2.5mm厚度的可见光透过率均大于92％，其光学性能明显优于对比例1超白玻璃，并且可以媲美甚至超越光学级PMMA。玻璃的透过率与其铁含量密切相关，同时与组成中SiO2含量正相关，硅砂是引入杂质Fe最主要的原料，其杂质含量需严格控制。
增加B2O3含量，可有效降低高温粘度，玻璃网络结构中形成较多的[BO4]四面体，可以有效改善玻璃的热稳定性，但含量过高容易降低折射率，不利于光线做全反射传导。高含量的Al2O3，容易导致玻璃的熔制温度升高，但同样可以补强玻璃网络连接程度，可以获得较低的热膨胀系数。
较高含量的Li2O和ZnO可以有效降低玻璃的高温粘度，但其作为原料价格较昂贵。
实施例中1～6的导光板玻璃样品的可见光透过率光谱特性满足T460≤T550≤T650，T460/T550≥99.5％，T550/T650≥99.5％。可以看出，导光板玻璃需要引入一定量的硝酸盐，结合CeO2一起可起到理想的澄清均化作用，同时进一步优化玻璃的光学性能。实施例7的导光板玻璃样品，CeO2含量偏低，且没有引入硝酸盐，其光谱特性不满足T460≤T550≤T650，与导光板制成工艺的匹配度较差。因此，玻璃组成中CeO2和硝酸盐需要配合使用，才能确保其对白光LED光谱的高还原度。
请参阅图1，图1为实施例1、2及对比例1、2的导光板玻璃的可见光透过光谱图。从图中可以看出：实施例1和2的光谱特性曲线与对比例2-光学PMMA的光谱特性曲线非常接近，并且光学性能明显优于对比例1。
请参阅图2，图2为实施例3、4及对比例1、2的导光板玻璃的可见光透过光谱图。从图中可以看出：实施例3、4的光谱特性曲线与对比例2-光学PMMA的光谱特性曲线同样非常接近，并且光学性能明显优于对比例1，实施例3的光学性能也超越了对比例2-光学PMMA。
请参阅图3，图3为实施例5～7的导光板玻璃及对比例2的导光板的可见光透过光谱图。从图中可以看出：实施例5～6的光谱特性曲线与对比例2的PMMA导光板的光谱特性曲线比较接近，均满足导光板所需要的透过率光谱特点T460/T550≥99.5％，T550/T650≥99.5％，然而实施例7的原料中没有引入硝酸盐，导致T550≥T650，因此导光板的光学性判定结果不佳。
以上所述实施例仅表达了本发明的一种或几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种导光板玻璃，其特征在于，所述导光板玻璃以下述氧化物基准的质量百分含量表示，包括如下组分：
55%~75%的SiO2、1%~10%的Al2O3、0~15%的B2O3、5%~15%的R2O、10%~20%的MO、0%~10%的ZnO、0%~5%的ZrO2、0.005~0.05%的CeO2及0~2%的其他稀土氧化物；
其中，所述R2O选自Li2O、Na2O及K2O中的至少一种，所述MO选自CaO、SrO及BaO中的至少两种，所述CaO的质量百分含量为5%~8%，所述SrO的质量百分含量为3%~6%，所述BaO的质量百分含量为2%~7%；
所述导光板玻璃换算为2.5mm的厚度在可见光波数为380nm~780nm内的透过率大于92%；所述导光板玻璃透过率T460≤T550≤T650，T460/T550≥99.5%，T550/T650≥99.5%；
所述导光板玻璃在制备过程中加入硝酸盐，所述硝酸盐在所述导光板玻璃制备时的原料中的质量百分含量为0.2%~3%。
2.根据权利要求1所述的导光板玻璃，其特征在于，所述导光板玻璃中Fe2O3的含量小于100ppm。
3.根据权利要求1所述的导光板玻璃，其特征在于，所述硝酸盐在所述导光板玻璃制备时的原料中的质量百分含量为0.5~2%。
4.根据权利要求1所述的导光板玻璃，其特征在于，所述MO为SrO及BaO的混合物，且0.7≤BaO/SrO≤1.4，式中化学式代表该化合物的质量百分含量；及/或，所述MO为CaO、SrO及BaO的混合物，且0.9≤（SrO+BaO）/CaO≤1.5，式中化学式代表该化合物的质量百分含量。
5.根据权利要求1所述的导光板玻璃，其特征在于，所述导光板玻璃中的SiO2在导光板玻璃制备过程中以酸洗超白石英砂的形式引入；及/或，所述导光板玻璃中的CaO在导光板玻璃制备过程中以超白石灰石的形式引入。
6.根据权利要求1所述的导光板玻璃，其特征在于，所述导光板玻璃中CeO2的含量大于50ppm。
7.根据权利要求1所述的导光板玻璃，其特征在于，所述导光板玻璃包括如下组分：60%~69.5%的SiO2、1%~7%的Al2O3、2~6%的B2O3、5%~11%的R2O、15%~17%的MO、3%~6%的ZnO、2%~5%的ZrO2、0.01%~0.03%的CeO2及1%~2%的其他稀土氧化物。
8.如权利要求1~7任一项所述的导光板玻璃的制备方法，其特征在于，按各氧化物基准的质量百分含量称取对应的原料混合并加热熔融得到玻璃液后成型，其中，所述原料中着色金属氧化物的含量小于50ppm ，Fe2O3的含量≤30ppm。
9.根据权利要求8所述的导光板玻璃的制备方法，其特征在于，在所述导光板玻璃制备时所述R2O、MO 及ZnO中的至少一种通过硝酸盐的形式作为原料引入。
10.根据权利要求8所述的导光板玻璃的制备方法，其特征在于，所述着色金属氧化物包括Fe2O3、Cr2O3及CuO中的至少一种。
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