CN110746111A - 一种玻璃基板及其作为玻璃衬底的应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种玻璃基板及其作为玻璃衬底的应用，属于光电显示领域。一种玻璃基板，以摩尔百分比计，包括以下组分：67％‑69.5％的SiO₂、12％‑14％的Al₂O₃、1％‑2.5％的B₂O₃、4％‑6％的MgO、7％‑9％的CaO、1％‑2％的SrO、2.1％‑4％的BaO和0.1％‑0.2％的SnO₂；其中，MgO、CaO、SrO和BaO摩尔百分比之和小于等于18％。一种玻璃基板，具有高杨氏模量、低尺寸变形量和低厚度变化量。

Description

一种玻璃基板及其作为玻璃衬底的应用

技术领域

本发明属于光电显示领域，具体涉及一种玻璃基板及其作为玻璃衬底的应用。

背景技术

随着智能显示、平板电脑等移动互联的普及，对智能终端产品的厚度、重量 提出了新的要求，智能产品向轻薄化、柔性化、智能化发展，尤其是电子穿戴设 备、可弯曲智能手机及真实感较强的曲面显示技术的发展，对电子显示的基础材 料性能提出了可弯曲、柔韧性好的新要求。

与此同时，显示屏也向着更高分辨率、高亮度、低功耗的方向发展，OLED 显示具有自发光、低功耗，且相较于传统LCD显示屏，其可在任意形状基材上 使用，故成为柔性显示的主流技术。低温多晶硅薄膜晶体管(LTPS TFT)由于其 高的电子迁移率特性，可制造出更小、更快地晶体管，且有高亮度、高分辨率与 低功耗等优点，LTPS-OLED技术既可满足传统硬屏高分辨显示的要求，也可满 足柔性高分辨显示的要求。不论是传统的硬屏LTPS-OLED显示屏还是柔性 OLED屏，均需要在玻璃衬底上制作LTPS、OLED，与此对应的制备工艺要求玻 璃衬底必须具有高杨氏模量、低尺寸变形量、低厚度变化量等性能要求。

申请号为201710585934.X的中国发明，记载的玻璃基板化合物生产工艺温 度高，在熔化过程中容易使熔炉内的耐火材料侵蚀造成玻璃内部结石缺陷较多； 在35,000泊粘度下将玻璃液输送至溢流槽的温度为1280～1345℃，同样会造成玻 璃内部缺陷增多，并且在如此高的成型温度下会导致溢流砖蠕变加剧，严重影响 使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于克服玻璃液温度高造成的玻璃基板内部缺陷的缺点，提供 一种玻璃基板及其作为玻璃衬底的应用。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种玻璃基板，以摩尔百分比计，包括以下组分：

67％-69.5％的SiO₂、12％-14％的Al₂O₃、1％-2.5％的B₂O₃、4％-6％的MgO、 7％-9％的CaO、1％-2％的SrO、2.1％-4％的BaO和0.1％-0.2％的SnO₂；

进一步的，MgO、CaO、SrO和BaO摩尔百分比之和小于等于18％。

进一步的，所述玻璃的应变点温度为731～745℃。

进一步的，所述玻璃基板在500℃处理120min后，其热收缩率小于等于 30ppm。

进一步的，所述玻璃的杨氏模量为79～83MPa。

进一步的，液相线粘度大于10万泊。

上述玻璃基板作为玻璃衬底制造LTPS的应用。

上述玻璃基板作为玻璃衬底制造OLED的应用。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的玻璃基板，因组分的优化，应变点温度为731～745℃，杨氏模量为 79～83MPa，热收缩率小于等于30ppm，具有高杨氏模量、高应变点温度、低尺寸 变形量及缺陷率低；具体的，SiO₂的摩尔百分比为67％～69.5％，在成型过程中的 成型温度不高于1280℃，解决了因温度过高引起熔炉内耐火材料侵蚀从而造成玻 璃内部结石缺陷增多的问题，降低了生产难度；同时，能够保证液相线粘度高于 10万泊，有益于溢流下拉成型，且可获得较小的密度；Al₂O₃的摩尔百分比为12％-14％，既避免了玻璃的析晶温度升高、析晶粘度下降、不利于溢流下拉的情 况，有兼顾了热稳定性、玻璃析晶粘度、玻璃机械强度和硬度；B₂O₃为1％～2.5％， 能够降低粘度促进玻璃的熔化，使玻璃生产工艺温度降低，也避免了因其含量过 高引起的玻璃的应变点温度快速降低，引起热稳定性变差的问题。

进一步的，MgO、CaO、SrO和BaO摩尔百分比之和小于等于18％，能够在 优化玻璃澄清、成型工艺温度的同时避免密度增加、应变点温度下降及化学耐用 性变差。

进一步的，玻璃的应变点温度为731～745℃，避免现有技术中为降低玻璃的 热收缩而通过一味提高料方应变点温度的方法造成的生产工艺温度过高，良品率 低，设备寿命短的问题。

本发明的玻璃基板作为玻璃衬底制造LTPS或OLED，满足其制备工艺对玻 璃衬底的要求，具有高杨氏模量、低尺寸变形量和低厚度变化量。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例， 对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅 仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本 领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应 当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等 是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。此外，术语“包 括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含 了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那 些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设 备固有的其它步骤或单元。

本发明通过优化的组分，可获得高杨氏模量、低尺寸变形量的玻璃基板，满 足高分辨的显示要求。本发明中，SiO₂是形成玻璃的主要氧化物，它以硅氧四面 体[SiO₄]的结构形成不规则的连续网络，成为玻璃的骨架。SiO₂可以降低玻璃 的热膨胀系数和密度，提高玻璃的应变点温度，SiO₂含量过低时不易获得低膨胀、 低密度和高应变点的玻璃，SiO₂含量过高时，玻璃的高温粘度增加，使玻璃难以 熔制，并容易导致结石(方石英)缺陷。因此本发明的将SiO₂的总体摩尔百分比 控制在67％-69.5％，使该玻璃基板的成型温度不高于1280℃，不会对溢流砖寿命 和玻璃缺陷有不好的影响，降低了生产难度，同时不能低于67％，这样可以保证 液相线粘度高于10万泊，有益于溢流下拉成型，且可获得较小的密度值。

Al₂O₃也是玻璃的一种形成剂，Al₂O₃为中间体氧化物，当玻璃中O不足时， Al的配位数为6，处于网络间隙，与O形成[AlO₆]八面体；当玻璃中有多余的O 时，Al的配位数为4，进入玻璃网络，与O形成[AlO₄]四面体，起到补网作用， 增加玻璃稳定性，降低玻璃膨胀系数，同时由于[AlO₄]四面体体积较大，可以降 低玻璃密度。Al₂O₃可以显著提高玻璃的应变点和弹性模量，增加玻璃的化学稳 定性，但Al₂O₃含量过多时，玻璃容易失透。Al₂O₃的摩尔百分比含量优选为 12％-14％，既避免了玻璃的析晶温度升高、析晶粘度下降、不利于溢流下拉成型， 又兼顾了高的热稳定性、杨氏模量和硬度。

B₂O₃是玻璃形成剂和助熔剂，它以硼氧三角体[BO₃]和硼氧四面体[BO₄]为结 构组元，与硅氧四面体[SiO₄]共同组成结构网络，B₂O₃能降低玻璃的密度，提高 玻璃的耐BHF性能，B₂O₃在高温时能降低玻璃的黏度，在低温时则提高玻璃的 黏度，B₂O₃还起助熔剂作用，加速玻璃的澄清和降低玻璃的结晶能力，当B₂O₃引入量过高时，玻璃的应变点温度降低，杨氏模量下降，玻璃的耐酸性能下降， 因此在实施方式中，B₂O₃的含量维持在1％-2.5％之间。如果B₂O₃的含量小于1％， 则它作为助熔剂的效果不足，简单地降低B₂O₃含量会进而引起其他问题，包括 熔融能力的劣化以及气泡的增加。另一方面，较高的B₂O₃含量倾向于降低耐酸性，同时玻璃的应变点下降，从而热稳定性下降。

碱土金属氧化物CaO、MgO、SrO及BaO属于玻璃网络外体氧化物，碱土 金属阳离子R²⁺在高温时较自由地移动，同时具有使O^2-极化而减弱硅氧键的作用， 使玻璃液粘度减小；但当温度降低时，阳离子R²⁺的迁移能力减弱，有可能按一 定的配位关系处于某些硅氧四面体中群中，并将小型硅氧四面体结合成大型硅氧 四面体群的作用，故在某些程度上增大了玻璃液的粘度。因此碱土金属氧化物可 在高温时利于玻璃液的澄清，低温时利于玻璃液的成型，但其含量过高也会使密 度增加，应变点温度下降，化学耐用性变差，热膨胀系数增大。碱土金属的混合 氧化物可以使液相线温度降低，液相线粘度增大，有利于溢流下拉生产。

Ca²⁺的配位数一般为6，其在玻璃网络结构中的活动性很小，一般不易从玻 璃中析出，但在高温时活动性大，Ca²⁺有极化氧和减弱硅氧键的作用，当玻璃中 的CaO含量过多时，一般使玻璃的料性变短，不利于成型，且玻璃的析晶倾向 增大，在其他实施方式中，CaO的含量维持在7％-9％之间。如果CaO的含量大 于9％，则玻璃析晶倾向增大，用MgO取代部分CaO，可以降低玻璃的析晶倾 向和调整玻璃的料性作用，

SrO与BaO的影响相近类似，是一种不仅改善玻璃的化学耐受性并且还改善 其失透趋势的组分。在其他实施方式中，SrO的含量维持在1％-2％之间。如果 SrO的含量大于2％，则玻璃的密度会不希望的增加；BaO的含量维持在2.1-4％。 如果BaO的含量大于4％，则密度会大幅增加，如果小于2.1％则会使析晶粘度低 于10万泊，不能适应溢流下拉法生产。

表1-表7为本发明的提供的实施例1-35，分别是玻璃基板的具体组分及制得 的玻璃基板的性能参数。

表1本发明的实施例1-实施例5

表2本发明的实施例6-实施例10

表3本发明的实施例11-实施例15

表4本发明的实施例16-实施例20

表5本发明的实施例21-25

表6本发明的实施例26-27

表7本发明的实施例31-实施例35

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡 是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发 明权利要求书的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种玻璃基板，其特征在于，以摩尔百分比计，包括以下组分：

67％-69.5％的SiO₂、12％-14％的Al₂O₃、1％-2.5％的B₂O₃、4％-6％的MgO、7％-9％的CaO、1％-2％的SrO、2.1％-4％的BaO和0.1％-0.2％的SnO₂。

2.根据权利要求1所述的玻璃基板，其特征在于，MgO、CaO、SrO和BaO摩尔百分比之和小于等于18％。

3.根据权利要求1所述的玻璃基板，其特征在于，所述玻璃的应变点温度为731～745℃。

4.根据权利要求3所述的玻璃基板，其特征在于，所述玻璃基板在500℃处理120min后，其热收缩率小于等于30ppm。

5.根据权利要求1所述的玻璃基板，其特征在于，所述玻璃的杨氏模量为79～83MPa。

6.根据权利要求1所述的玻璃基板，其特征在于，液相线粘度大于10万泊。

7.一种权利要求1-6任一项所述的玻璃基板作为玻璃衬底制造LTPS的应用。

8.一种权利要求1-6任一项所述的玻璃基板作为玻璃衬底制造OLED的应用。