一种无碱铝硼硅酸盐玻璃及其应用制造技术

本发明专利技术涉及一种无碱铝硼硅酸盐基板玻璃，玻璃的摩尔百分比组成为：SiO2：61.00~65.00%、Al2O3：11.00~12.00%、B2O3：6.00~8.00%、R1O：(16.00‑x)%、R2O：x%(x=0~16)；其中R1O、R2O均选自MgO、SrO、CaO等碱土金属氧化物中一种，且R1O、R2O不相同；本发明专利技术提供的线膨胀系数碱土金属氧化物较优比例为0.25

【技术实现步骤摘要】
一种无碱铝硼硅酸盐玻璃及其应用
本专利技术涉及一种无碱铝硼硅酸盐玻璃及其应用，属于玻璃
技术背景目前，TFT可分为非晶硅(a-Si)TFT、多晶硅(p-Si)TFT和单晶硅(SCS)TFT。目前非常成熟的TFT-LCD显示器件，主要使用的是非晶硅(a-Si)TFT技术，在生产过程中的处理温度可以在600℃以下完成。而对于有源矩阵OLED(AMOLED)来说，由于OLED为电流驱动型电子器件，其需要较高的驱动电流，而目前的非晶硅(a-Si)技术主要适用于电压驱动的TFT-LCD，其驱动电流较低，不能满足AMOLED对驱动电流的要求，而LTPS多晶硅(p-Si)TFT具有较高的驱动电流和电子迁移率，可以满足AMOLED对驱动电流的要求。同时LTPS多晶硅(p-Si)TFT可以提高显示器的响应时间，提高显示器的亮度，并且可以直接在玻璃基板上构建显示器驱动电路，可以制造更加轻薄的显示器件。LTPS多晶硅(p-Si)TFT在制造过程中需要在较高温度下多次处理，这就对基板玻璃性能提出更高的要求，其应变点应尽可能的高，优选的高于650℃。同时，玻璃基板的膨胀系数需要与硅的膨胀系数相近，尽可能减小应力和破坏，因此基板玻璃优选的线性热膨胀系数在3.3～3.8×10-6/℃之间。为了便于生产，降低生产成本，作为显示器基板用的玻璃应该具有较低的熔化温度和液相线温度。目前随着便携式电子设备(如笔记本电脑、智能手机、PDA)的快速普及，对配件的轻量化提出了更高要求。由此对玻璃基板的成份提出了更高的要求，以保证适应现代液晶显示器的需要。玻璃基板必须具有下列特性：具耐化学性；热膨胀系数须与薄膜晶体管的硅相近；提高玻璃应变点，以减少热收缩量；具有较小的密度，以便于携带及手持。目前调控热膨胀系数的方法主要有引入低膨胀系数填料，引入稀土离子，引入重金属元素。引入低膨胀系数甚至是负膨胀系数填料可以通过玻璃组分上对玻璃热膨胀系数进行调节，相应的可能会引起玻璃内部不同热膨胀系数区分布不均，尤其是在生产超薄玻璃基板，降低玻璃的热稳定性。引入稀土金属氧化物，即通过稀土离子的集聚作用，使玻璃网络结构致密化，降低玻璃的热膨胀系数，但是稀土金属原子量较大，引入量较小时也会极大地引起密度增大，此外稀土金属氧化物价格昂贵，不适用于大规模工业生产使用。重金属离子与稀土金属离子作用相似，常用的重金属离子，多为有毒有害物质，受部分国家管控，大量使用会增大环境负担。CN101489944A公开一种适用于浮法成型的无碱玻璃基板，其50～350℃线膨胀系数为3～4×10-6/℃，各成分的含有率摩尔百分比为SiO2：57.0～65.0％、Al2O3：10.0～12.0％、B2O3：6.0～9.0％、MgO：5.0～10.0％、CaO：5.0～10.0％、SrO：2.5～5.5％，且满足MgO+CaO+SrO：16.0～19.0％、MgO/(MgO+CaO+SrO)≥0.40、B2O3/(SiO2+Al2O3+B2O3)≤0.12。该专利中采用了一定量澄清剂不仅增加工艺过程难度与成本，同时往往会引入有害的成分，玻璃中含有SnO2，会相应的降低玻璃的透过率，这对于用于TFT玻璃基板属于不利影响因素。CN104211300A公开一种高比模数的玻璃基板的配方，各组成成分的摩尔百分比分别是SiO2：66％～74％、Al2O3：11％～16％、B2O3：2％～9.5％、MgO：1％～6.5％、CaO：3％～7％、SrO：0.5％～4％、Y2O3：0.01～1.5％、SnO：0.01％～0.15％，热膨胀系数为2.8～3.6×10-6/℃。但是，该专利申请采用了稀土氧化物Y2O3，且粘度为200泊(即logη＝1.3)时，才能保证小于1650℃。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种无碱铝硼硅酸盐玻璃，不采用稀土金属氧化物以及有毒有害物质，在保证熔制温度较低(熔制粘度低至logη＝1时，熔化温度小于1630℃)的同时，应变点大于650℃，热膨胀系数为2.75～4.83×10-6/℃范围内可调。本专利技术旨在提供一种热膨胀系数调控范围较大的玻璃基体材料，用于为玻璃基板材料的组成提供基础，适合玻璃基板浮法加工生产。本专利技术为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：一种无碱铝硼硅酸盐玻璃，基础组分按以下摩尔百分比组成：SiO2：61.00～65.00％、Al2O3：11.00～12.00％、B2O3：6.00～8.00％、R1O：(16.00-x)％、R2O：x％(x＝0～16)；其中R1O、R2O均选自MgO、SrO、CaO等碱土金属氧化物中一种，且R1O、R2O相同或者不相同。按上述方案，该无碱铝硼硅酸盐玻璃的热膨胀系数在2.75～4.83×10-6/℃范围内可调，通过固定无碱铝硼硅酸盐玻璃体系中碱土金属氧化物总摩尔量不变(16mol％)，调整R1O、R2O的比例，调控了玻璃的热膨胀系数。进一步地，本专利技术提供一种优选地无碱铝硼硅酸盐玻璃，基础组分按以下摩尔百分比组成：SiO2：61.00～65.00％、Al2O3：11.00～12.00％、B2O3：6.00～8.00％、MgO：(16.00-x)％、CaO：x％(x＝0～16)，且热膨胀系数范围为2.75～4.27×10-6/℃。尤其是0.25<MgO/(MgO+CaO)<0.5时，热膨胀系数为3.43～3.77×10-6/℃。进一步地，本专利技术提供第二种优选地无碱铝硼硅酸盐玻璃，基础组分按以下摩尔百分比组成：SiO2：61.00～65.00％、Al2O3：11.00～12.00％、B2O3：6.00～8.00％、SrO：y％、CaO：(16-y)％(y＝0～16)，且热膨胀系数范围为4.00～4.83×10-6/℃。尤其是CaO/(CaO+SrO)＝0.5时，热膨胀系数为4.00×10-6/℃。进一步地，本专利技术提供第三种优选地无碱铝硼硅酸盐玻璃，基础组分按以下摩尔百分比组成：SiO2：61.00～65.00％、Al2O3：11.00～12.00％、B2O3：6.00～8.00％、MgO：(16.00-z)％、SrO：z％(z＝0～16)，且热膨胀系数范围为2.75～4.83×10-6/℃。尤其是MgO/(MgO+SrO)＝0.5，热膨胀系数为3.67×10-6/℃。本专利技术所述无碱铝硼硅酸盐玻璃，优选采用浮法玻璃生产工艺，具体步骤如下：按照本专利技术所述组分计算玻璃配合料中各个原料所需的用量，把所有原料混合均匀后加入铂铑合金坩埚中，然后转移至1600～1640℃的高温炉中，经过1600～1640℃的保温2.5-3.5h；保温结束后，取出铂铑合金坩埚，将其中熔融的玻璃液倒入已预热的铸铁模具中成型，成型后马上放入退火炉中，退火温度设为700～750℃，退火时间为2～3h，之后随炉冷却，即得到无碱铝硼硅酸盐玻璃。本专利技术所述无碱铝硼硅酸盐玻璃在20℃～300℃的热膨胀系数可调控范围可达到2.75～4.83×10-6/℃，密度均小于2.73g/cm3，应变点均在640℃以上，熔制粘度低至logη＝1时，熔化温度小于1630℃，优选作为显示器(如薄膜晶体管液晶显示器TFT-LCD)用玻璃基板本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无碱铝硼硅酸盐玻璃，其特征在于基础组分按以下摩尔百分比组成：SiO2：61.00~65.00%、Al2O3：11.00~12.00%、B2O3：6.00~8.00%、R1O：(16.00‑x)%、R2O ：x%，x=0~16；其中R1O、R2O均选自MgO、SrO、CaO中的一种，且R1O、R2O相同或者不相同。

【技术特征摘要】
1.一种无碱铝硼硅酸盐玻璃，其特征在于基础组分按以下摩尔百分比组成：SiO2：61.00~65.00%、Al2O3：11.00~12.00%、B2O3：6.00~8.00%、R1O：(16.00-x)%、R2O：x%，x=0~16；其中R1O、R2O均选自MgO、SrO、CaO中的一种，且R1O、R2O相同或者不相同。2.根据权利要求1所述的无碱铝硼硅酸盐玻璃，其特征在于它在20℃~300℃的热膨胀系数可调控范围可达到2.75~4.83×10-6/℃，密度小于2.73g/cm3，应变点在640℃以上。3.一种无碱铝硼硅酸盐玻璃，其特征在于基础组分按以下摩尔百分比组成：SiO2：61.00~65.00%、Al2O3：11.00~12.00%、B2O3：6.00~8.00%、MgO：(16.00-x)%、CaO：x%，x=0~16，且热膨胀系数范围为2.75~4.27×10-6/℃。4.根据权利要求3所述的无碱铝硼硅酸盐玻璃，其特征在于基础组分中MgO和CaO的摩尔百分比符合如下关系：0.25<MgO/(MgO+CaO)<0.5时，所述无碱铝硼硅酸盐玻璃的热膨胀系数为3.43~3.77×10-6/℃。5.一种无碱铝硼硅酸盐玻璃，其特征在于基础组分按以下摩尔百分比组成：SiO2：61.00~65.00%、Al2O3：11.00~12.00%、B2O3：6.00~8.00%、SrO：y%、CaO：(16-y)...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢俊，狄青松，韩建军，王静，刘超，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42