[发明专利]玻璃组合物以及无碱玻璃及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本公开涉及玻璃制造领域，具体地，涉及一种玻璃组合物以及无碱玻璃及其制备方法和应用。

背景技术

随着光电行业的快速发展，对各种显示器件的需求正在不断增长，比如有源矩阵液晶显示(AMLCD)、有机发光二极管(OLED)以及应用低温多晶硅技术的有源矩阵液晶显示(LTPS TFT-LCD)器件，这些显示器件都基于使用薄膜半导体材料生产薄膜晶体管(TFT)技术。主流的硅基TFT可分为非晶硅(a-Si)TFT、多晶硅(p-Si)TFT和单晶硅(SCS)TFT，其中非晶硅(a-Si)TFT为现在主流TFT-LCD应用的技术，其生产制备可以在300-450℃温度下完成。对于像素密度不超过300ppi的显示产品，非晶硅(a-Si)TFT游刃有余；但是当像素密度超过400ppi后，就需要电子迁移率更高的多晶硅技术支撑。LTPS(p-Si)TFT在制备过程中需要在450-600℃温度下多次处理，基板必须在多次高温处理过程中不能发生显著的变形，对基板玻璃热稳定性和尺寸稳定性提出更高的要求，也即基板必须具有足够小的“热收缩”。基板玻璃热收缩的影响因素主要有三个：1.基板玻璃在处理温度下具有较高的粘度(即较高的应变点)；2.基板成型过程中经过了良好的退火；3.面板制备工艺温度及处理时间。对于玻璃制造商来说，可控的因素为1和2。针对LTPS工艺应用而言，优选的基板玻璃应变点高于670℃，更优选的是高于700℃、720℃、750℃。同时玻璃基板的膨胀系数需要与硅的膨胀系数相近，尽可能减小应力和破坏，因此基板玻璃优选的线性热膨胀系数在28-39×10^-7/℃之间。为了利于工业化生产、提高良率、降低成本，作为显示器基板用的玻璃应该具有较低的熔化温度和液相线温度。但是大多数硅酸盐玻璃的应变点随着玻璃形成体含量的增加和改性剂含量的减少而增高，造成高温熔化和澄清困难，造成耐火材料侵蚀加剧，增加能耗和生产成本。无碱玻璃由于不含碱金属，高温熔化难度大、玻璃形成稳定性低，对高温粘度及抗析品性能要求极高，随着高清显示技术对热稳定性要求的提升，带来如下的主要问题：高温粘度及高温表面张力等幅增大，同时液相线温度大幅提升，玻璃形成的稳定性大打折扣，导致玻璃实用性下降，产线良率降低，产线寿命缩短，生产成本及能耗增加。

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己与笔记本接近，使得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，显示面板正在向轻薄化、超高清显示的方向发展，面板制备工艺向更高处理温度发展；同时单片玻璃经过工艺处理，厚度达到0.25mm、0.2mm、0.1mm甚至更薄。使玻璃变薄的方式目前主要是化学减薄。研发高化学稳定性的TFT-LCD基板玻璃，可以更加有效的控制减薄过程及工艺，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。

随着轻薄化趋势的发展，在G5代、G6代、G7代、G8代等更高世代玻璃基板生产中，水平放置的玻璃基板由于自重产生的下垂、翘曲成了重要研究课题。对玻璃基板生产者而言，玻璃板材成型后要经过退火、切割、加工、检验、清洗等多种环节，大尺寸玻璃基板的下垂将影响在加工点之间运送玻璃的箱体中装入、取出和分隔的能力。对面板制造商来讲，类似的问题同样存在。较大的垂度或翘曲会导致碎片率提高以及CF制备工艺报警，严重影响产品良率。减薄后的玻璃由于厚度的急剧减小而出现机械强度降低，更容易变形。因此，降低密度、增大比模数及强度，增强玻璃的稳定性等，成为玻璃生产者需要重点考虑的因素。

现有的无碱玻璃板在热稳定性、机械强度、比模数等方面仍有较大提升的必要，但是随着上述性能提升，玻璃高温粘度及表面张力大幅增加，玻璃形成稳定性降低，难以满足澄清和成型生产工艺的要求。

发明内容

本公开的目的是提供一种玻璃组合物以及无碱玻璃及其制备方法和应用。