[发明专利]一种低脆性、高折射率的玻璃、组合物及其制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种低脆性、高折射率的玻璃、组合物及其制备方法及其应用，以重量百分比计，该组合物中，TiO₂、La₂O₃、Sb₂O₃和Bi₂O₃的总含量为0.1‑25wt％；MgO、CaO、SrO和BaO的总含量为15‑30wt％；Ta₂O₅、Nb₂O₅和Gd₂O₃的总含量为0.1‑15wt％；Al₂O₃和ZrO₂的总含量为1‑14wt％；SiO₂的含量为5‑55wt％；B₂O₃的含量为2‑25wt％；ThO₂的含量为0.1‑15wt％；ZnO的含量为0.1‑9.5wt％。通过本发明的低脆性、高折射率的玻璃组合物及其制备方法得到的玻璃具有折射率高、热稳定性高、柔韧性高以及易于弯曲的优点。

技术领域

本发明涉及玻璃加工技术，具体地，涉及一种低脆性、高折射率的玻璃、组合物及其制备方法及其应用。

背景技术

随着智能手机与平板电脑的普及，开启了智能移动的时代。以往的手机局限在通讯功能，但目前包括智能手机与平板电脑的智能设备的性能已与笔记本接近，让人们凭借无线通信的方便性无时无刻不在执行及享受较高层次的商务及娱乐活动。在这样的趋势下，对显示器性能要求也不断提高，尤其是对移动智能设备的画面质量、在户外的可视性能要求也正在提升，同时为了减轻手持式设备的使用负担，重量变轻、厚度变薄成为不可避免的大趋势。在这种发展潮流引导下，显示面板正在向低密度轻薄化、超高清显示的方向发展，面板制程工艺向更高处理温度发展；同时随着3D显示、曲面显示等产品的需求，玻璃基板的厚度要求达到0.25mm、0.2mm、0.1mm、0.05mm甚至更薄。得到厚度介于0.25～0.1mm之间厚度玻璃基板的方式目前主要是化学减薄；得到厚度小于0.1mm的超薄柔性玻璃基板的方式，除了直接采用溢流法、浮法生产之外，还可以采用厚度大于0.2mm的玻璃基板进行二次熔融拉薄法或化学腐蚀法制造厚度小于0.1mm的玻璃基板。化学减薄或化学腐蚀法，具体的说，是使用氢氟酸或氢氟酸缓冲液对玻璃基板进行腐蚀，其薄化原理如下：

主要化学反应：4HF+SiO₂＝SiF₄+2H₂O

次要化学反应：RO+2H⁺＝R²⁺+H₂O(R代表碱土金属等)

化学减薄工艺及玻璃基板减薄后的表面质量与基础玻璃组成有一定关系，现有TFT-LCD基板玻璃在化学减薄过程中频繁出现“凹坑”、“凹凸点”等不良欠点，增加了生产成本。具有高的化学稳定性的玻璃在减薄后具有更好的表面质量，因此研发高化学稳定性的TFT-LCD基板玻璃，可以减少二次抛光等生产成本，提升产品品质和良品率，对于大型工业化生产有较大益处，但是过高的耐氢氟酸或氢氟酸缓冲液腐蚀性会显著降低薄化厂的生产效率，导致制造成本增加，故在二者之间需要找到合理的平衡点；另一方面，随着玻璃基板厚度大幅减小，显示面板成盒后的机械强度大幅降低，抗跌落冲击性能受到严重挑战，面板制程中Bending测试失效问题时有发生。

由于共价键的方向性和饱和性，玻璃在受到外力时，仅能产生纳米级别的塑性变形区域，冲击力是在很小的面积上分布，从而产生高应力，超过玻璃强度极限，使玻璃破裂，此即玻璃脆性所致。玻璃的断裂韧性K_IC是指其抵抗裂纹扩展的能力。裂纹的扩展与玻璃表面裂纹尖端集中有关，取决于玻璃的断裂能、裂纹尺寸和外应力的大小。K_IC达到某一临界值，裂纹发生失稳扩展，导致脆性断裂。线弹性断裂力学中，断裂韧性K_IC可用下式表示：