一种低密度高应变点的无碱电子玻璃及其制备方法技术

一种低密度高应变点的无碱电子玻璃及其制备方法，玻璃组成摩尔比为3～7％的B

【技术实现步骤摘要】
一种低密度高应变点的无碱电子玻璃及其制备方法
本专利技术涉及一种无碱电子玻璃材料，具体涉及到一种低密度高应变点的无碱电子玻璃及其制备方法。
技术介绍
在互联网传播信息时代，显示器扮演了不可或缺的角色。显示器主要分为两大类，第一类是CRT(阴极射线管，CathodeRayTube,CRT)，第二类是FPD(平板显示器，FlatPanelDisplay)。随着社会的不断发展，传统的CRT型显示器已经被FPD所取代。FPD细分成多种不同的显示技术，如TFT-LCD(薄膜晶体管液晶显示器，ThinFilmTransistorLiquidCrystalDisplay)、FED(场发射显示，FieldEmissionDisplay)、VFD(真空荧光显示，VacuumFluorescentDiode)、PDP(等离子显示器，PlasmaDisplayPanel)、OLED(有机发光二极管、OrganicLightEmittingDiode)等。其中广受消费者青睐的是TFT-LCD技术和器件，它具有图像细腻、清晰，色彩丰富逼真、轻薄、低能耗、环保、无辐射等优点。目前，TFT-LCD已成为世界主流的液晶显示器产品。作为TFT-LCD显示器的关键材料，TFT-LCD玻璃基板(以下简称“玻璃基板”)对性能要求十分严格，其性能必须满足以下几点：1)尺寸精度高：在制造高性能的TFT-LCD工艺中，需要经过多次的精密光刻，因此玻璃基板的外形尺寸的精度需要达到0.1mm的误差。若精度不能满足要求，会影响到电场和像素，导致显示器的灰度和色彩不均匀。此外，平面度较低的玻璃基板会在光刻过程中引起曝光的不聚焦，导致电路出现缺陷。2)高的表面质量和内在质量：为了不损伤电路，影响显示器的显示效果，要求玻璃基板不含气泡和缺陷。若玻璃基板表面存在大于25μm的缺陷(划痕、擦伤、表面凹凸等)，则会引起电路不通、薄膜附着力降低，进一步影响显示器面板的性能。3)不含碱金属：在TFT-LCD玻璃基板的制造过程中，需要经过多种工艺(涂敷、刻蚀、化学气相沉积等)形成多种薄膜，然后通过光刻技术形成各种电路和图形。在形成图形的工艺中，有的工艺需要在500～600℃的温度范围内进行，而碱金属离子会在这种高温环境中析出并扩散到半导体材料中，劣化半导体材料和薄膜的性能，进而缩短显示器的使用寿命，甚至还会污染整个生产线。目前在TFT-LCD玻璃基板的生产中，最大碱金属离子的含量一般控制在1000ppm以下。4)适宜的热膨胀系数：在TFT-LCD的制造工艺中，玻璃基板的TEC(热膨胀系数，Thermalexpansioncoefficient)必须与薄膜晶体管阵列中的多晶硅及非晶硅材料的热膨胀系数相匹配。若它们之间的热膨胀系数差异过大，则玻璃基板会在热处理过程中发生翘曲。在低温300℃时，沉积在玻璃基板上的硅材料以非晶硅的形式存在，但当热处理温度升高到约600℃时，部分硅质材料会发生结晶形成多晶硅，非晶硅与多晶硅材料之间的比例变化使得沉积在玻璃基板上的硅材料的热膨胀系数发生变化，其变化范围在32～38×10-7/℃(25～300℃)。当在700℃以上对多晶硅材料进行热处理时，则需要玻璃基板具有更小的热膨胀系数，TEC≤32×10-7/℃(25～300℃)。此外，玻璃基板上形成的多种薄膜也具有一定的热膨胀系数，这些薄膜的热膨胀系数也要与玻璃基板匹配，否则热处理时容易引起薄膜的损伤，进而影响TFT-LCT的质量。一般来说，玻璃基板的理想热膨胀系数范围在28～33×10-7/℃(25～300℃)之间。5)优良的热稳定性：玻璃基板的热稳定性包括耐热性和热收缩两个方面。对于耐热性，它指的是玻璃能够承受的最高温度，其对应于玻璃黏度η＝1014.5dPa·s时的温度。在TFT-LCD制造工艺过程中，玻璃基板会被多次反复的热处理，最高的热处理温度达到625℃，为了保证玻璃基板在热处理过程中不变形，玻璃基板需要具有良好的刚性，不能有粘制流动。一般情况下，玻璃基板的应变点温度需要大于625℃才能满足TFT-LCD的生产要求。玻璃基板的热收缩主要是指在在TFT-LCD制造工艺过程中，它需要具有高温热加工性及成形的几何稳定性。随着人们的对显示器的需求量越来越大，显示器的尺寸和分辨率也在不断增加，但尺寸的增大会对玻璃的热收缩提出更高的要求。一旦玻璃基板发生热收缩现象，则会使玻璃结构更紧凑，引起尺寸变化，影响最终的TFT-LCD成品质量。一般来说，玻璃液急冷直接拉出的玻璃基板都要进行退火，它能保证玻璃基板的热收缩率在控制值以下，使得热收缩率降至百万分之一以下。6)良好的化学稳定性：在TFT-LCD玻璃基板的生产过程中，需对玻璃基板进行清洗和蚀刻，因此，玻璃基板往往会接触到多种强酸、强碱溶液。若玻璃基板的化学稳定性不佳，则强酸、强碱溶液会使玻璃基板的成分被浸析出，在显示器上产生可见的残留物或影响薄膜沉积。7)轻质高强度：随着电子产品的发展及普及，TFT-LCD也向大型化、轻薄化及高清晰度发展。显示器的大型化趋势使得其重量在增加，为了降低重量，需要降低玻璃基板的厚度和密度，另外在TFT-LCD加工过程中，玻璃基板是水平放置的，其在自身的重力作用下会有一定程度的下垂和翘曲，而玻璃基板的密度越大，则下垂程度越大，因此需要玻璃基板具有尽可能低的密度(一般≤2.55g/cm3)。另一方面，在显示器的生产过程中，玻璃母片会加工成显示基片，这一过程需要玻璃基板具有很高的机械强度，且玻璃基板的超薄厚度(0.3～0.7mm)也需要其具有很高的强度。玻璃基板的轻质高强度不仅满足了其大型化发展趋势要求，而且在运输过程中也可降低运输成本。本专利技术所描述的无碱玻璃基板及其制备方法，具有低热膨胀系数、高应变点、较低密度、适宜热膨胀系数等优点。另外，所述玻璃基板还具备高强度、化学稳定性良好、环保等特性。这对于制造性能更优良的玻璃基板非常重要。现有玻璃基板及制备技术方面，专利CN103172259A公开了一种具有高的热稳定性和化学稳定性的无碱硼铝硅酸盐玻璃，该玻璃表现出用作平板显示器设备如有源矩阵液晶显示器(AMLCD)的基板所需的物理和化学性质。玻璃的摩尔百分组成为：66.58～70.69％的SiO2、11.75～13.51％的Al2O3、1.25～4.96％的B2O3、0.84～7.48％的MgO、2.99～5.89％的CaO、0～4.29％的SrO、1.30～5.55％的BaO、0～3.01％的La2O3、0～0.4％的As2O3、0～0.49％的Sb2O3、0～0.02％的ZrO2、0～0.08％的SnO2。所制得基板玻璃的密度为2.571～2.842g/cm3，应变点在695～739℃之间，热膨胀系数为35.8～39.6×10-7/℃(30～380℃)。该专利申请的电子玻璃中有BaO、La2O3、As2O3、Sb2O3、ZrO2等组分，玻璃密度≥2.571g/cm3，玻璃应变点温度≤740℃。公开号为CN105621883A公开了一种液晶基板玻璃及其制备方法，其质量百分组成为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低密度高应变点的无碱电子玻璃，其特征在于：玻璃组成摩尔百分比为3～7％的B

【技术特征摘要】
1.一种低密度高应变点的无碱电子玻璃，其特征在于：玻璃组成摩尔百分比为3～7％的B2O3、15～19.5％的Al2O3、54～62％的SiO2、0～20％的MgO、0～15％的CaO和0～2％的SrO，外加澄清剂SnO2为所述玻璃组成质量的0.2～0.8％。


2.根据权利要求1所述的低密度高应变点无碱电子玻璃，其特征在于：玻璃组成摩尔比为6.5～7％的B2O3、15～17％的Al2O3、61～62％的SiO2、0～12％的MgO、3～15％的CaO和0.5～2％的SrO。


3.根据权利要求2所述的低密度高应变点无碱电子玻璃，其特征在于玻璃组成摩尔比为：6.5％的B2O3、16％的Al2O3、62％的SiO2、12％的MgO、3％的CaO、0.5％的SrO，外加玻璃组成原料质量百分比为0.2％的SnO2。


4.根据权利要求2所述的低密度高应变点无碱电子玻璃，其特征在于玻璃组成摩尔比为：6.5％的B2O3、16％的Al2O3、62％的SiO2、9％的MgO、6％的CaO、0.5％的SrO，外加玻璃组成原料质量百分比为0.2％的SnO2。


5.根据权利要求2所述的低密度高应变点无碱电子玻璃，其特征在于玻璃组成摩尔比为：6.5％的B2O3、16％的Al2O3、62％的SiO2、6％的MgO、9％的CaO、0.5％的SrO，外加玻璃组成原料质量百分比为0.2％的SnO2。


6.根据权利要求2所述的低密度高应变点无碱电子玻璃，其特征在于玻璃组成摩尔比为：6.5％的B2O3、16％的Al2O3、62％的SiO2、3％的MgO、12％的CaO、0.5％的SrO，外加玻璃组成原料质量百分比为0.2％的SnO2。


7.根据权利要求2所述的低密度高应变点无碱电子玻璃，其特征在于玻璃组成摩尔比为：6.5％的B2O3、17％的Al2O3、61％的SiO2、0％的M...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢安贤，刘建磊，刘涛涌，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43