CN1603904A - 液晶显示器基板玻璃 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种采用稀土元素掺杂液晶显示器(TFT－LCD)基板玻璃及其生产方法。其技术方案为：一种稀土元素掺杂液晶显示器基板玻璃，包括玻璃基本氧化物，其特征在于：还加入有混合稀土氧化物，所述混合稀土氧化物中的稀土元素选用镧、铈、镨和镱中至少两种，所述玻璃基本氧化物总量与所述混合稀土氧化物的重量份数比60.5～195∶0.004～18.5。本发明由于加入的稀土氧化物，使制作出的液晶显示器基板玻璃的熔化质量和成型性能得到改善，提高了该玻璃的澄清均化质量和工艺性能，在满足电学、热学和化学稳定性能的同时，又能适合于大规模浮法玻璃加工工艺的生产要求。

Description

液晶显示器基板玻璃
技术领域
本发明涉及一种硼铝硅酸盐基板玻璃，特别是涉及一种掺杂稀土元素的硼铝硅酸盐无碱基板玻璃，用于制造薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)的显示屏。
背景技术
在制造薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)的工艺过程中，基板玻璃要经过反复热处理，最高温度达625℃。为防止玻璃变形所造成的尺寸变化，基板玻璃在这一温度下须保持刚性，不能有任何粘滞流动现象，所以玻璃的应变温度Tst需高于625℃，若再加上25℃的保险量，玻璃的应变温度应达到650℃；考虑到热膨胀系数的匹配，基板玻璃的热膨胀系数应控制在35～40×10-7/℃；为减轻显示器的重量，基板玻璃的密度应尽量降低，一般为2.5～2.6份/厘米3；又由于高温下基板中的碱易于向电路层迁移，导致TFT-LCD栅介电材料的污染，造成器件寿命下降，故玻璃中的碱含量应控制在1000～2000ppm。为满足上述要求，制作TFT-LCD液晶显示器基板玻璃通常采用无碱玻璃制作。如：美国康宁公司牌号为7059，1733和1724高应变点无碱玻璃，其生产工艺主要有浮法玻璃工艺和溢流下拉法两种。这些玻璃虽然具有较高的应变温度但由于玻璃中不含碱金属氧化物，故该玻璃难于熔化，一般熔化要高于1620℃以上，由于熔化温度高，高温粘度大，玻璃液不易澄清和均化；又由于成型温度相对较高，使得锡槽温度升高，造成锡液挥发严重，给生产带来很大困难。
发明内容
为了解决现有技术中液晶显示器基板玻璃熔化温度高，不易澄清均化和成型难度大等问题，本发明的目的在于提供一种应变温度高、热变形小、易于澄清均化、掺杂稀土元素氧化物的TFT-LCD液晶显示器无碱基板玻璃。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种液晶显示器基板玻璃，包括玻璃基本氧化物，其特征在于：还加入有混合稀土氧化物，所述混合稀土氧化物中的稀土元素选用镧、铈、镨和镱中至少两种，所述玻璃基本氧化物与所述混合稀土氧化物的重量份数比60.5～195∶0.002～18.5。
上述的玻璃基本氧化物含有下述组份：SiO2 50～70重量份，Al2O3 6～20重量份，B2O3 1～15重量份，MgO 0～15重量份，CaO 3～20重量份，SrO 0～15重量份，BaO 0.5～19重量份，ZnO 0～9重量份，ZrO20～2重量份，SnO2 0～5重量份和TiO20～5重量份。
上述混合稀土氧化物中的镧为氧化镧La2O3，所述La2O3的含量为0.001～5.0重量份。
上述混合稀土氧化物中的铈为氧化铈CeO2，所述CeO2的含量为0.001～8.0重量份。
上述混合稀土氧化物中的镨为氧化镨Pr2O3，所述Pr2O3的含量为0.001～0.5重量份。
上述混合稀土氧化物中的镱为氧化镱Yb2O3，所述Yb2O3的含量为0.001～5.0重量份。
本发明的有益效果在于：
采用混合稀土氧化物掺杂改性技术，可充分发挥稀土元素在促进玻璃熔化和澄清上的作用，如：氧化铈在高温下放出氧气促进玻璃液中的气泡长大，使气泡上升排出玻璃液，可作为高温澄清剂；氧化镱熔点低，具有降低玻璃熔化和澄清温度的作用。玻璃成分中含氧化铈、氧化镱、氧化镧和氧化镨中至少两种以上的稀土元素，既可改善玻璃的熔化、促进澄清、均化及成型性能，使之适应浮法玻璃的生产工艺，又可使玻璃满足液晶显示器基板玻璃的性能要求。
具体实施方式
本发明的液晶显示器基板玻璃，由含有石英砂SiO2、氧化铝Al2O3、硼酸H3BO3、碳酸钙CaCO3与碳酸钡BaCO3的基板玻璃原料与含有氧化镧La2O3、氧化铈CeO2、氧化镨Pr2O3和氧化镱Yb2O3中至少两种或两种以上的混合稀土氧化物混合均匀后熔制而成；所述基板玻璃原料中还可以加入氧化镁MgO、碳酸锶SrCO3、氧化锌ZnO、锆英石ZrSiO4、二氧化锡SnO2与二氧化钛TiO2原料。用该配合料生产的液晶显示器基板玻璃氧化物的含量及组分、成型后的基板玻璃性能指标以及具体的加工要求结合下述实施例作进一步说明。
实施例一
玻璃池窑采用本院研制成功且已公开的技术：双流液洞负压澄清窑炉，采用现有的全氧燃烧技术和负压澄清技术进行生产，应用常规的浮法玻璃工艺成型。
具体操作为：该液晶显示器基板玻璃的玻璃配合料含有石英砂、氧化铝、硼酸、碳酸钙、碳酸钡与混合稀土氧化物；其基本玻璃氧化物的含量分别为(公斤)：SiO250，Al2O3 6，B2O31，CaO 3，BaO 0.5，混合稀土氧化物的含量分别为(公斤)：La2O30.001，CeO2 0.001，Pr2O3 0.001，Yb2O3 0.001；将含有上述氧化物的配合料加入到双流液洞负压澄清窑炉中，在其熔化池内进行高温熔化后，通过流液洞进入澄清部进行澄清均化，再进入工作池，从流槽进入成型部—锡槽内，形成带状连续玻璃板，经退火后切割制成成品。
在实施过程中，通过调整窑炉操作参数，控制玻璃液流经双流液洞的时间在6-8小时左右，该熔化池内熔化温度为1550℃，澄清均化温度为1590℃，成型温度为1240℃，液相温度为1130℃，退火温度为710℃。使用真空泵将玻璃液上部空间的压力控制在200乇以下，玻璃液能够得到充分的澄清均化，然后进入工作池。
利用上述方法加工成型的液晶显示器基板玻璃的性能指标如下：
(1)应变温度：680℃
(2)平均线热膨胀系数(α20～300℃)：39×10-7/℃
(3)密度：2.52g/cm3
依据上述指标，本发明的基板玻璃应变温度达到680℃，高于日本旭硝子公司液晶显示器基板玻璃AN635的应变温度，平均线热膨胀系数39×10-7/℃，满足液晶显示器基板玻璃性能要求；本发明基板玻璃的熔化温度、澄清和均化温度均低于现有技术中的温度指标；成型温度为1240℃，液相温度为1130℃，成型温度与液相温度的温差大于50℃，满足浮法玻璃生产工艺的要求。
实施例二
玻璃池窑的利用及加工方法同实施例一，其不同处在于液晶显示器基板玻璃的玻璃基本氧化物组分与混合稀土氧化物组分选用不同，该实施例中的基本玻璃氧化物与混合稀土氧化物的含量分别为(公斤)：SiO2 70份，Al2O3 20份，B2O3 15份，MgO 15份，CaO 20份，SrO 15份，BaO 19份，ZnO 9份，ZrO2 2份，SnO2 5份，TiO2 5份，La2O3 5.0份，CeO2 8.0份，Pr2O3 0.5份和Yb2O3 5.0份。
具体参数及玻璃性能指标见表1。
实施例三
玻璃池窑的利用及加工方法同实施例一，其不同处在于液晶显示器基板玻璃的玻璃基本氧化物组分选用不同，该实施例中的基本玻璃氧化物含量与混合稀土氧化物的含量分别为(公斤)：取SiO2 62重量份，Al2O3 20重量份，B2O3 8重量份，MgO5.5重量份，CaO 4重量份，SrO 5重量份，BaO 2.2重量份，ZnO 2重量份，ZrO2 1重量份，CeO2 4重量份，Yb2O3 2重量份。
具体参数及玻璃性能指标见表1。
实施例四
玻璃池窑的利用及加工方法同实施例一，其不同处在于液晶显示器基板玻璃的玻璃基本氧化物组分选用不同，该实施例中的基本玻璃氧化物含量与混合稀土氧化物的含量分别为(公斤)：取SiO265份，Al2O3 20份，B2O3 8.5份，MgO 6份，CaO3份，SrO 6份，BaO 1.2份，ZnO 2.5份，ZrO2 1份，La2O3 2.2份，CeO2 0.8份，Pr2O30.2份，Yb2O3 2.5份。
具体参数及玻璃性能指标见表1。
实施例五
玻璃池窑的利用及加工方法同实施例一，其不同处在于液晶显示器基板玻璃的玻璃基本氧化物组分选用不同，该实施例中的基本玻璃氧化物含量与混合稀土氧化物的含量分别为(公斤)：取SiO2 68份，Al2O3 18份，B2O37.5份，MgO 5份，CaO2份，SrO 6份，BaO 2.7份，ZnO 1.5份，ZrO2 1.5份，La2O3 2.8份，CeO2 0.5份，Yb2O3 1.5份。
具体参数及玻璃性能指标见表1。
表1                      实施例二至实施例五具体参数及玻璃性能
    实施例二     实施例三   实施例四     实施例五     现有玻璃
应变温度(℃)     660     662   668     666     667
热膨胀系数(×10-7/℃)     38     37.2   36.8     37.0     37.0
密度(g/cm3)     2.56     2.55   2.53     2.54     2.56
熔化温度(℃)     1540     1540   1545     1542     1620
澄清均化温度(℃)     1600     1605   1610     1608     1622
成型温度(℃)     1245     1238   1237     1232     1256
液相温度(℃)     1140     1130   1160     1145     1230
退火温度(℃)     714     715   717     722     725
本发明所述的液晶显示器基板玻璃，其中玻璃基本氧化物与混合稀土氧化物的选用，其限定单位依据客户的要求具体确定，实际生产中常以公斤为单位；试验室中常采用克为单位。
表格数据显示的各项理化性能要求，完全能够满足薄膜晶体管液晶显示器TFT-LCD显示屏基板玻璃制造工艺要求；与现有TFT-LCD基板玻璃相比，工艺简单，玻璃液易于熔化、澄清、均化，可有效提高玻璃质量。同时，成型温度和液相温度满足浮法玻璃的生产工艺的要求，可有效降低其锡液的挥发，是适合大规模浮法工艺生产的TFT-LCD显示器基板玻璃。

Claims (6)

1.一种液晶显示器基板玻璃，包括玻璃基本氧化物，其特征在于：还加入有混合稀土氧化物，所述混合稀土氧化物中的稀土元素选用镧、铈、镨和镱中至少二种，所述玻璃基本氧化物与其混合稀土氧化物的重量份数比为60.5～195∶0.002～18.5。
2.根据权利要求1所述的液晶显示器基板玻璃，其特征在于：所述玻璃基本氧化物含有下述组份：SiO2 50～70重量份，Al2O3 6～20重量份，B2O3 1～15重量份，MgO 0～15重量份，CaO 3～20重量份，SrO 0～15重量份，BaO 0.5～19重量份，ZnO 0～9重量份，ZrO2 0～2重量份，SnO2 0～5重量份和TiO2 0～5重量份。
3.根据权利要求1或2所述液晶显示器基板玻璃，其特征在于：所述混合稀土氧化物中的镧为氧化镧La2O3，所述La2O3的含量为：0.001～5.0重量份。
4.根据权利要求1或2所述液晶显示器基板玻璃，其特征在于：所述混合稀土氧化物中的铈为氧化铈CeO2，所述CeO2的含量为：0.001～8.0重量份。
5.根据权利要求1或2所述液晶显示器基板玻璃，其特征在于：所述混合稀土氧化物中的镨为氧化镨Pr2O3，所述Pr2O3的含量为：0.001～0.5重量份。
6.根据权利要求1或2所述液晶显示器基板玻璃，其特征在于：所述混合稀土氧化物中的镱为氧化镱Yb2O3，所述Yb2O3的含量为：0.001～5.0重量份。
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