[发明专利]一种硼铝硅酸盐玻璃基板及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于显示器用玻璃技术领域，涉及一种硼铝硅酸盐玻璃基板及其制备方法。

背景技术

随着社会不断发展，信息化程度越来越高，平面显示器的应用也越来越广泛，民用、军事等领域中各种显示设备快速普及。轻薄化、便携式、低电压、低耗能、不产生静电、无辐射、有益健康等优点使液晶平板显示被市场所接受。在这样的潮流下，平板显示器生产厂家对玻璃基板的需求量不断增大，同时对于玻璃基板的轻薄化要求也越来越高。

由于平板显示的不断普及与应用，批量生产及降低生产成本成为各生产厂家的竞争策略。要降低生产成本，一方面要从生产的各个环节入手，同时还必须增大玻璃基板的尺寸，使在相同的时间以及制造工艺下生产出来的玻璃基板能够切割出更多块的面板，以此提高产能。

根据玻璃熔解及成型过程的生产特点，同时考虑目前要求降低生产成本，提高产品品质的需求，在制造基板玻璃时，要考虑以下几方面要求：

1、根据液晶面板生产的要求，基板玻璃必须具备较低的膨胀系数。因为在面板生产过程中，基板玻璃要经受反复的快速加热和冷却的冲击，使基板在热处理过程中可能产生裂纹。较低的膨胀系数能够降低由于温度差造成的热应力，减少裂纹的产生。另外，较低的膨胀系数能够与多晶硅和无定形硅材料匹配。

2、基板玻璃要有足够高的应变点温度。(基板玻璃的应变点温度大于650℃)。在基板玻璃生产中，玻璃板要经过500℃～600℃的高温处理，基板玻璃可能产生缺陷或翘曲变形，大于650℃的应变点温度可以防止基板的变形。

3、基板玻璃具有较低的密度(小于2.45g/cm³)和尽量高的杨氏模量。随着液晶玻璃基板尺寸的增大，希望降低玻璃基板的密度与厚度，这样便于平面显示器的携带与移动。另外，在玻璃基板生产过程中，玻璃板尺寸越大，由于自重下垂的量越大，下垂与玻璃基板的密度成正比，与弹性模量成反比，因此，在基板玻璃生产中，要尽量降低玻璃板的密度，同时提高玻璃板的弹性模量。

4、除上述几点要求之外，基板玻璃还必须有很高的化学稳定性。在液晶面板的生产过程中，要通过溅射、化学气相沉淀等技术在基板玻璃表面形成透明导电膜、绝缘膜、半导体膜及金属膜，然后通过光蚀刻技术形成各种电路和图形。在膜沉积和光蚀刻阶段，基板玻璃要经受各种热处理与化学处理。在热处理过程中，碱金属离子容易扩散进入沉积半导体材料，损害膜特性，为了避免玻璃中成分析出，基板玻璃必须具有高的化学稳定性，具有较强的耐强酸试剂性能。

5、基板玻璃的各项性能必须满足液晶面板生产的需要。但对于基板玻璃自身的生产来说，怎样生产出质量高、缺陷少的产品非常关键。应变点高、膨胀系数低的玻璃，熔化温度必定很高，玻璃黏度一定很大，这样在生产中，缺陷的控制难度必然很大，同时温度高，对耐火材料的侵蚀必然增大。影响窑炉的寿命。因此，在生产过程中，必须权衡质量要求与生产效率的关系。目前，玻璃基板生产厂家在选择原材料时，都会全盘考虑各种原材料引入的碱金属、碱土金属以及其它各种杂质的含量，既要保证各种杂质含量引入到玻璃中不影响玻璃的性能及质量，也要考虑到整个生产的成本及生产效率。关于碱金属含量的问题，美国的一些专利已经提出过碱金属含量的限制范围。

澄清剂是玻璃生产中需要添加的辅助材料。考虑到环保因素，基板玻璃生产中，已经逐步淘汰用As₂O₃和Sb₂O₃作为澄清剂，取而代之的澄清剂有SnO₂、CeO₂等。在实际生产中由于氧化铈的加入量会影响到玻璃的折射，加入量过大，也会使玻璃颜色发黄，因此加入的量有一定的限制。

发明内容

本发明解决的问题在于提供一种硼铝硅酸盐玻璃基板及其制备方法，该玻璃基板化学稳定性高，性能良好，尤其是通过澄清剂的改进，玻璃基板中不含氧化砷与氧化锑。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种硼铝硅酸盐玻璃基板，按质量分数计，包括以下的组分：

57％～65％的氧化硅、13.8％～18.5％的氧化铝、8％～15％的氧化硼、0～5％的氧化镁、5％～10.5％的氧化钙、0～6.5％的氧化锶、0～5％的氧化钡，0～1.5％的氧化锌、0～1.0％的氧化锡和0～0.5％的氧化铈，杂质含量小于0.2％。

进一步，所述的硼铝硅酸盐玻璃基板，按质量分数计，包括以下的组分：