一种无碱玻璃及其在平板显示器基板中的应用

摘要

本发明公开了一种无碱玻璃，该无碱玻璃含有SiO2、Al2O3、MgO、CaO、TiO2和V2O5，相对于100重量份的SiO2，Al2O3的含量为25-45重量份，MgO的含量为1-10重量份，CaO的含量为2-15重量份，TiO2的含量为1-5重量份，V2O5的含量为0.5-5重量份；并且通过下式计算得到的R为7.5-12：R＝0.206w(Al2O3)+0.4w(MgO)-0.007w(CaO)+0.2w(TiO2)+0.143w(V2O5)。本发明的无碱玻璃具备较高的化学稳定性，可以解决现有技术中玻璃基板经过减薄工序玻璃表面质量变差的问题，能够在保证玻璃基板质量的前提下经过减薄处理达到目标厚度，实现平板显示玻璃的轻薄化。另外，本发明的无碱玻璃具备较高的应变点和杨氏模量，其性能更好，应用范围也更广泛。

说明书

技术领域

本发明涉及玻璃制造领域，具体地，涉及一种无碱玻璃及其在平板显示器基板中的应用。

背景技术

平板显示玻璃的发展趋势是轻量化、轻薄化，市场需求对其厚度的要求已经达到0.5mm以下，甚至0.1mm，甚至更低，但是目前成熟的薄板玻璃生产工艺直接生产出来的玻璃厚度满足不了玻璃基板日益减小的厚度需求，通常需要经过减薄处理后使用。

目前常用的减薄措施是化学减薄法，即先用一定浓度的氢氟酸溶液浸泡玻璃表面进行侵蚀，然后再进行物理研磨抛光。这要求玻璃基板必须具有较高的化学稳定性，以保障减薄后玻璃基板的性能。而现有的玻璃基板的耐化性能并不够理想，在减薄过程中受酸侵蚀过快，容易造成侵蚀不均，玻璃内部微小欠点或表面划伤易被放大，造成减薄后玻璃表面质量变差，甚至废弃。

发明内容

本发明的目的是提供一种无碱玻璃，该无碱玻璃能够解决现有技术中玻璃基板耐化性能不好，在酸处理减薄过程中玻璃表面质量下降的问题。

为了实现上述目的，本发明提供一种无碱玻璃，该无碱玻璃含有SiO₂、Al₂O₃、MgO、CaO、TiO₂和V₂O₅，其中，相对于100重量份的SiO₂，Al₂O₃的含量为25-45重量份，MgO的含量为1-10重量份，CaO的含量为2-15重量份，TiO₂的含量为1-5重量份，V₂O₅的含量为0.5-5重量份；并且通过下式计算得到的R为7.5-12：

R＝0.206w(Al₂O₃)+0.4w(MgO)-0.007w(CaO)+0.2w(TiO₂)+0.143w(V₂O₅)，

其中，w(Al₂O₃)表示相对于100重量份SiO₂的Al₂O₃的重量份，

w(MgO)表示相对于100重量份SiO₂的MgO的重量份，

w(CaO)表示相对于100重量份SiO₂的CaO的重量份，

w(TiO₂)表示相对于100重量份SiO₂的TiO₂的重量份，

w(V₂O₅)表示相对于100重量份SiO₂的V₂O₅的重量份。

本发明还提供上述无碱玻璃在平板显示器基板中的应用。

通过上述技术方案，本发明的无碱玻璃具备较高的化学稳定性，可以解决现有技术中玻璃基板经过减薄工序玻璃表面质量变差的问题，能够在保证玻璃基板质量的前提下经过减薄处理达到目标厚度，实现平板显示玻璃的轻薄化。另外，本发明的无碱玻璃具备较高的应变点和杨氏模量，其性能更好，应用范围也更广泛。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明提供一种无碱玻璃，该无碱玻璃含有SiO₂、Al₂O₃、MgO、CaO、TiO₂和V₂O₅，相对于100重量份的SiO₂，Al₂O₃的含量为25-45重量份，MgO的含量为1-10重量份，CaO的含量为2-15重量份，TiO₂的含量为1-5重量份，V₂O₅的含量为0.5-5重量份；并且通过下式计算得到的R为7.5-12：

R＝0.206w(Al₂O₃)+0.4w(MgO)-0.007w(CaO)+0.2w(TiO₂)+0.143w(V₂O₅)，

其中，w(Al₂O₃)表示相对于100重量份SiO₂的Al₂O₃的重量份，

w(MgO)表示相对于100重量份SiO₂的MgO的重量份，

w(CaO)表示相对于100重量份SiO₂的CaO的重量份，

w(TiO₂)表示相对于100重量份SiO₂的TiO₂的重量份，

w(V₂O₅)表示相对于100重量份SiO₂的V₂O₅的重量份。

本发明的无碱玻璃具备较高的化学稳定性，可以解决现有技术中玻璃基板经过减薄工序玻璃表面质量变差的问题，能够在保证玻璃基板质量的前提下经过减薄处理达到目标厚度，实现平板显示玻璃的轻薄化。另外，本发明的无碱玻璃具备较高的应变点和杨氏模量，其性能更好，应用范围也更广泛。

根据本发明，为了进一步提高无碱玻璃的化学稳定性，优选情况下，相对于100重量份的SiO₂，Al₂O₃的含量可以为30-40重量份，MgO的含量可以为2.5-6重量份，CaO的含量可以为4.5-12重量份，TiO₂的含量可以为1.5-4重量份，V₂O₅的含量可以为1.5-4重量份。上述组成和含量范围的无碱玻璃化学稳定性更高，在酸处理减薄过程中，可以保证玻璃基板的质量。

根据本发明，优选情况下，通过下式计算得到的S为0.70-1.45：

S＝[c(MgO)+c(CaO)+c(TiO₂)+c(V₂O₅)]/c(Al₂O₃)，

其中，c(Al₂O₃)为w(Al₂O₃)与其相对分子质量之比，c(MgO)为w(MgO)与MgO的相对分子质量之比，c(CaO)为w(CaO)与CaO的相对分子质量之比，c(TiO₂)为w(TiO₂)与TiO₂的相对分子质量之比，c(V₂O₅)为w(V₂O₅)与V₂O₅的相对分子质量之比，即c(Al₂O₃)＝w(Al₂O₃)/Mr_Al2O3，c(MgO)＝w(MgO)/Mr_MgO，c(CaO)＝w(CaO)/Mr_CaO，c(TiO₂)＝w(TiO₂)/Mr_TiO2，c(V₂O₅)＝w(V₂O₅)/Mr_V2O5；其中Mr_Al2O3、Mr_MgO、Mr_CaO、Mr_TiO2、Mr_V2O5分别表示Al₂O₃、MgO、CaO、TiO₂、V₂O₅的相对分子量。

根据本发明，无碱玻璃具备较好的化学稳定性和较高的应变点及杨氏模量。优选的，无碱玻璃的10％HF酸/20℃/20min侵蚀量可以为小于3.5mg/cm²，杨氏模量可以高于85GPa，应变点可以高于740℃。符合上述要求的无碱玻璃在进行酸处理减薄工序时，可以克服酸侵蚀过快造成的玻璃质量变差的问题，提高了减薄后的无碱玻璃的质量。

根据本发明，优选情况下，该无碱玻璃还可以含有澄清剂，澄清剂可以在玻璃熔制过程中高温分解产生气体或降低玻璃液粘度，促使玻璃液中气泡消除，有助于提高玻璃的质量。

根据本发明，澄清剂的含量没有特别的要求，可以为本无碱玻璃制备领域常用的澄清剂含量。澄清剂的种类可以在很大范围内变化，例如澄清剂可以为选自金属氧化物、硝酸盐、硫酸盐和卤化物中的一种或几种。其中，具体地，金属氧化物可以为选自CeO₂、SnO₂和SnO中的一种或几种，硫酸盐可以为硫酸钡和/或硫酸钙，硝酸盐可以为选自、硝酸铵、硝酸钙和硝酸钡中的一种或几种，卤化物可以为氟化钙和/或氯化钡。

优选情况下，金属氧化物可以为SnO，硫酸盐可以为硫酸钙，硝酸盐可以为硝酸钙，卤化物可以为氟化钙，上述种类的澄清剂可以更有效地帮助消除玻璃液中的气泡，提高玻璃质量，并减少有毒物质残留。

根据本发明，上述无碱玻璃的制备方法没有特别的要求，可以为本领域常用的制备方法，例如可以为：将上述无碱玻璃各组分按重量份数称量后充分混合均匀，在铂铑坩埚中在1600-1650℃下保温16-20小时，期间用铂金棒搅拌以排除气泡，并使玻璃液澄清均化。然后，将熔制好的玻璃液浇筑在不锈钢模具上成型，并于800℃温度下退火处理，降至室温后得到无碱玻璃。

本发明还提供上述无碱玻璃在平板显示器基板中的应用。

下面通过实施例进一步描述本发明，但是本发明并不因此而受到任何限制。本发明的下述实施例中，所使用的试剂均为市售产品。

实施例

表1为实施例1-6和对比例1-2中无碱玻璃的组分和含量。

各实施例中的无碱玻璃按照如下步骤制备：将各组分按照重量百分比称量后充分混合均匀，在铂铑坩埚中在1650℃下保温20小时，期间用铂金棒搅拌以排除气泡，并使玻璃液澄清均化。然后，将熔制好的玻璃液浇筑在不锈钢模具上成型，并于800℃温度下退火处理，降至室温后进行各项理化性能指标测试。其中，线性热膨胀系数采用卧式膨胀仪测定，在50-350℃范围内的线性热膨胀系数(CTE)用×10^-7/℃表示；应变点采用弯曲梁粘度计测试，单位用℃表示；密度采用阿基米德法测定，单位g/cm³；高温粘度采用圆筒式旋转高温粘度计测定，利用VFT公式计算熔化温度，单位为℃(熔化温度指玻璃熔体粘度达到200泊时的温度)；液相线温度采用标准梯度炉法测定，单位为℃；弹性模量采用共振法测试，单位为GPa；透过率采用紫外-可见分光光度计测试，单位为％。

表1

根据表1数据，实施例1-6与对比例1-2对比可知，相对于其他组成的无碱玻璃，本发明的无碱玻璃具备较高的化学稳定性，同时，本发明的无碱玻璃具备较高的应变点和杨氏模量，其性能更好，应用范围也更广泛。实施例5与实施例1的数据对比可知，在本发明优选的相对于100重量份的SiO₂，Al₂O₃的含量为30-40重量份，MgO的含量为2.5-6重量份，CaO的含量为4.5-12重量份，TiO₂的含量为1.5-4重量份，V₂O₅的含量为1.5-4重量份的情况下，无碱玻璃的化学稳定性更好，其应变点和杨氏模量更高。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。