[发明专利]一种环保液晶基板玻璃及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于玻璃基板技术领域，涉及一种环保液晶基板玻璃及其制备方法。

背景技术

LCD（LCD：Liquid Crystal Display）玻璃基板（Glass Substrate）指的是液晶显示器用玻璃基板，一块液晶面板需要两片玻璃基板，其中一片使用在彩色滤光片中，一片使用在透明电极上面。

在制备TFT-LCD面板时，需要在玻璃基板的一个表面制作各种膜、电路和图形，首先要通过溅射、化学气相沉积（CVD）等技术在基板玻璃表面形成透明导电膜、绝缘膜、半导体（多晶硅、无定形硅等）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，玻璃基板要经受各种热处理和化学作用，其中半导体膜的形成过程要经受500～600℃高温处理。一般地，用作TFT型液晶显示基板的玻璃应满足如下性质要求：

玻璃中基本不含碱金属氧化物，在高温热处理过程中，碱金属离子会扩散到半导体膜层，损害半导体膜的性能。

由于基板玻璃需经大量试剂清洗和蚀刻，为避免玻璃中成分的析出，玻璃必须具有高的化学稳定性，特别是具有强的耐酸、碱性能。

玻璃具有与多晶硅和无定形硅材料相匹配的膨胀系数，其最佳值约为30～33×10^-7/℃，二者之间的差异一般不应超过20%。

玻璃应具有高的耐热性，防止热处理过程中玻璃板的收缩和变形，其应变点不应低于650℃，甚至更高。

玻璃具有较低的密度，特别是对于大尺寸平面显示器，希望尽量减轻玻璃基板的重量。

对于大尺寸LCD玻璃基板，厚度在0.7mm或0.5mm时基板面积达到1m²～2m²，或更大的尺寸。为防止玻璃薄板在运输、加工过程中由于重力原因造成玻璃下垂变形以及破碎等，必须提高玻璃基板的抗弯强度，使基板玻璃受外力或自身重力时不发生形变或发生较小的形变。

此外，为了适应液晶显示器不断向大尺寸、高清晰度、高亮度等方向发展，对TFT-LCD液晶基板玻璃提出更多的优秀性能。

由于LCD的显示采用“背透式”照射方式，背光源发光的利用率受到液晶材料角度、滤色板等有机染料影响，背光源的发光利用率不高，亮度显著不如CRT、PDP及OLED等显示技术，因此提高光源利用率以达到提升亮度一直是液晶显示器致力发展的方向。所以，提高液晶基板玻璃的透光率能够更好的发挥其作用。目前主流基板玻璃透光率达到90%，并且透光率越高越好。

除上述性质要求外，在外观质量方面，基板玻璃应具有足够高的均匀度、平整度和无宏观缺陷。从玻璃熔制和成型的角度来讲，玻璃还应具有易熔性，不仅能保证生产出高质量、尽量少缺陷的玻璃原片，还应使玻璃熔制温度不宜过高，过高的熔制温度将给玻璃基板生产者带来困难。

目前生产液晶基板玻璃的几种成熟方法中，以溢流成型法最为优秀。因为采用溢流成型法生产的基板玻璃无须后工序的表面研磨和抛光。

从上述LCD玻璃基板的要求可以看出，LCD基板对玻璃物理、化学和工艺性质的要求非常高。因此为了满足上述必须满足的玻璃物理性质要求，普遍的TFT-LCD液晶基板玻璃采用RO-SiO₂Al₂O₃B₂O₃系统的无碱硼铝硅酸盐玻璃。

TFT-LCD液晶基板玻璃生产的另一个难题来自于无欠点要求。所谓的玻璃欠点指气泡、玻璃结、铂金粒和结石等。液晶显示器的分辨率越高，对于玻璃板内在缺陷要求越严格。背光源发出的光线必须透过一个个格栅形成的像素进而形成影像。玻璃中存在的任何不透光或阻碍光线通过的欠点都会影响图像的完美，对欠点尺寸大小的容忍度根据像素面积来定，一般欠点面积的最高允许极限为单个像素面积的25%，例如：一个具有100μm像素尺寸的显示器可以允许有50μm尺寸欠点。

在溢流成型法的生产工艺里，非常关键的是对气泡的消除。从历史上看，消除玻璃内的气泡普遍是使用砷这样的变价金属氧化物。由于氧化砷独特的低温吸氧和高温放氧特性，在玻璃澄清过程中较好的帮助玻璃液排出气泡。然而，氧化砷本身属于剧毒化学品，其作业过程对操作人员来讲是高危险作业。近些年，氧化砷做为澄清剂带来的环境和健康方面的问题越来越受到国际上的重视，因此本领域一直在为制造低砷或无砷玻璃而努力。

除了砷做为澄清剂，人们也试图使用锑做澄清剂。然而锑本身也存在环境和健康方面的问题。而且与砷相比，锑做为澄清剂的有效性较低。

发明内容