專利名稱：基于浮法工藝生產(chǎn)的等離子顯示器用的玻璃基板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于等離子顯示器的光電玻璃生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其適用于浮法生產(chǎn)，涉及平板顯示器用玻璃基板的化學(xué)組成，由其所生產(chǎn)出的玻璃基板要經(jīng)過反復(fù)的高溫處理，所以對熱穩(wěn)定性的要求非常高，其應(yīng)變點(diǎn)和膨脹系數(shù)及化學(xué)穩(wěn)定性和體電阻等均要高于普通硅酸鹽玻璃，技術(shù)難度大，是目前世界玻璃行業(yè)里的尖端技術(shù)。
背景技術(shù)：
21世紀(jì)是大屏幕、高分辨率視頻顯示器發(fā)展的時代，等離子顯示器對比液晶，隨著 3D電視的發(fā)展，已經(jīng)凸顯了主導(dǎo)作用，用浮法工藝制備PDP顯示器玻璃基板原片迫在眉睫。 目前該項(xiàng)技術(shù)在國內(nèi)尚屬空白，國內(nèi)PDP面板生產(chǎn)企業(yè)所用的PDP玻璃基板原片均需要從國外進(jìn)口，因此開發(fā)適用于浮法技術(shù)生產(chǎn)的PDP玻璃基板料方，提供滿足PDP特殊性能指標(biāo)的玻璃基板原片，在整個研發(fā)中占有舉足輕重的作用。等離子PDP是一種自發(fā)光顯示技術(shù)，不需要背景光源，因此沒有IXD顯示器的視角和亮度均勻性問題，而且實(shí)現(xiàn)了較高的亮度和對比度。而三基色共享同一個等離子管的設(shè)計也使其避免了聚焦和匯聚問題，可以實(shí)現(xiàn)非常清晰的圖像。與CRT和IXD顯示技術(shù)相比， 等離子的屏幕越大，圖像的色深和保真度越高。除了亮度、對比度和可視角度優(yōu)勢外，等離子技術(shù)也避免了 LCD技術(shù)中的響應(yīng)時間問題，而這些特點(diǎn)正是動態(tài)視頻顯示中至關(guān)重要的因素。因此從目前的技術(shù)水平看，等離子顯示技術(shù)在動態(tài)視頻顯示領(lǐng)域的優(yōu)勢更加明顯，等離子+3D技術(shù)是最完美的視覺組合，更加適合作為家庭影院和大屏幕顯示終端使用。等離子顯示器無掃描線掃描，因此圖像清晰穩(wěn)定無閃爍，不會導(dǎo)致眼睛疲勞。等離子也無X射線輻射。由于這些突出特點(diǎn)，等離子堪稱真正意義上的綠色環(huán)保顯示產(chǎn)品，是替代傳統(tǒng)CRT和 IXD彩電的理想產(chǎn)品。等離子的工作原理是一種利用氣體放電的顯示技術(shù)，其工作原理與日光燈很相似。它采用了等離子管作為發(fā)光組件，屏幕上每一個等離子管對應(yīng)一個像素，屏幕以玻璃作為基板，基板間隔一定距離，四周經(jīng)氣密性封接形成一個個放電空間。放電空間內(nèi)充入氖、 氙等混合惰性氣體作為工作媒質(zhì)。在兩塊玻璃基板的內(nèi)側(cè)面上涂有金屬氧化物導(dǎo)電薄膜作激勵電極。當(dāng)向電極上加入電壓，放電空間內(nèi)的混合氣體便發(fā)生等離子體放電現(xiàn)象。氣體等離子體放電產(chǎn)生紫外線，紫外線激發(fā)熒光屏，熒光屏發(fā)射出可見光，顯現(xiàn)出圖像。當(dāng)使用涂有三原色(也稱三基色)熒光粉的熒光屏?xí)r，紫外線激發(fā)熒光屏，熒光屏發(fā)出的光則呈紅、 綠、藍(lán)三原色。當(dāng)每一原色單元實(shí)現(xiàn)256級灰度后再進(jìn)行混色，便實(shí)現(xiàn)彩色顯示。等離子體顯示器技術(shù)按其工作方式可分為電極與氣體直接接觸的直流型PDP和電極上覆蓋介質(zhì)層的交流型PDP兩大類。目前研究開發(fā)的彩色PDP的類型主要有三種單基板式(又稱表面放電式)交流rop、雙式(又稱對向放電式)交流PDP和脈沖存儲直流rop。作為PDP玻璃基板原片必須具有下列的特性
O具有高于580°c的應(yīng)變點(diǎn)溫度，減少玻璃基板在后續(xù)加工熱處理時發(fā)生彈性特征變化，引起的熱收縮和不規(guī)則變形，或者炸裂；2)具有高的線膨脹系數(shù)，熱膨脹系數(shù)83-90X10_7/°C之間，減少熱處理溫度變化而引起玻璃基板彎曲變形；
3)較高的體電阻，顯示器是由前后兩塊基板制成，兩塊基板制成陰陽電極，用氣體隔離形成放電空間，玻璃基板是用來密封的，必須具有保持內(nèi)部與外部的電絕緣性；
4)良好的化學(xué)穩(wěn)定性，在玻璃基板上要進(jìn)行許多化學(xué)溶劑的涂膜和光刻，必須耐多種試劑的侵蝕而能不產(chǎn)生表面缺陷；
5)有較好的抵抗風(fēng)化的能力，用于彩色顯示器不會產(chǎn)生視覺疲勞和老化現(xiàn)象。此外，為了適應(yīng)大尺寸顯示器輕量化的要求，玻璃基板的密度必須足夠低，一般需低于2. 8g/cm3,且越輕越好。在以上的PDP與CRT和IXD對比下，以及對TOP玻璃基板提出的高要求下，促使了我們對等離子玻璃基板的開發(fā)研究。未來的顯示領(lǐng)域發(fā)展，將會以大型化和精致化為主導(dǎo)旋律，等離子顯示器時代即將到來。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了填補(bǔ)國內(nèi)市場中等離子顯示器玻璃基板的研發(fā)空白，提供浮法工藝生產(chǎn)PDP玻璃基板原片的料方設(shè)計，通過對化學(xué)組成的精細(xì)配比，可以生產(chǎn)出滿足PDP玻璃基板的各項(xiàng)性能指標(biāo)的玻璃基板原片。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的采用的技術(shù)方案是，基于浮法工藝生產(chǎn)的等離子顯示器用的玻璃基板，關(guān)鍵在于所述的玻璃基板原片中各化學(xué)成分按重量百分比組成如下
SiO253. 50 59· 50%，Al2O36. 10 9· 00%，Na2O0 7· 00%，K2O0 10· 00%，F(xiàn)e2O3O. 01 O. 15%，CaO3. 10 8· 00%，MgOI. 00 5· 50%，SrOO. 10 8· 90%，ZrO20 4· 00%，BaOO. 10 9· 00%o本發(fā)明中最關(guān)鍵的一是對于各種組成中氧化物的合理控制，獲得200微米內(nèi)無任何質(zhì)量缺陷，更加符合PDP基板要求的玻璃原片；二是對氧化鋯的控制，可以提升熔化質(zhì)量；三是對于氧化鉀的精確控制，由于鉀離子半徑大于鈉離子，氧化鉀給出氧的能力強(qiáng)化氧化鈉，鉀離子占據(jù)玻璃硅氧骨架結(jié)構(gòu)中，增加鏈條半徑，減少了玻璃基板的密度，更加符合 PDP基板輕量化的要求；四是加入Fe2O3成分后，可以平衡原料內(nèi)部氧化還原氣氛的波動，尤其是硅砂原料中有機(jī)氧化物含量的微量波動，避免影響澄清效果，產(chǎn)生微氣泡缺陷。
用此種化學(xué)成份的混合物熔化出的玻璃，改善了普通浮法玻璃的熔化性能，促進(jìn)澄清和均化的效果，更加有效的排除玻璃液內(nèi)部的微氣泡，在200微米內(nèi)無任何質(zhì)量缺陷， 完全可以滿足了 PDP玻璃基板原片的所有性能要求在50°C 350°C的熱膨脹系數(shù)為 83-90 X IO^V0C ;應(yīng)變點(diǎn)在580°C以上，密度小于2. 78g/cm3以下，可見光透過率在550nm波長中可達(dá)到91%以上。
具體實(shí)施例方式基于浮法工藝生產(chǎn)的等離子顯示器用的玻璃基板，重要的是所述的玻璃基
板原片中各化學(xué)成分按重量百分比組成如下
SiO253. 50 59· 50%，Al2O36. 10 9· 00%，Na2O0 7· 00%，K2O0 10· 00%，F(xiàn)e2O3O. 01 O. 15%，CaO3. 10 8· 00%，MgOI. 00 5· 50%，SrOO. 10 8· 90%，ZrO20 4· 00%，BaOO. 10 9· 00%o上述的化學(xué)成分中，SiO2與Al2O3的重量之和占總重量的59. 60^68. 50%。Al2O3可以提高玻璃的熱學(xué)性能。所述的化學(xué)成分中，Mg0、Ca0、Sr0、以及BaO的質(zhì)量和占總重量的4. 30^24. 90%，可以提高玻璃的膨脹點(diǎn)和軟化點(diǎn)。上述的Fe2O3的含量優(yōu)選O. 02-0. 13%。本發(fā)明中最關(guān)鍵的是對于氧化鋯的精確控制，可以提升熔化質(zhì)量，獲得更加符合 PDP基板要求的玻璃原片；以及對于氧化鉀的精確控制，獲得更加符合PDP基板要求的玻璃原片；在加入Fe2O3成分后，可以平衡原料內(nèi)部氧化還原氣氛的波動，尤其是控制平衡原料硅砂中有機(jī)氧化物含量的微量波動，避免影響澄清效果，產(chǎn)生微氣泡缺陷。本發(fā)明中等離子顯示器用的玻璃基板原片適合于優(yōu)質(zhì)浮法玻璃生產(chǎn)工藝，所謂優(yōu)質(zhì)是指優(yōu)于普通的浮法工藝生產(chǎn)配套設(shè)備，承載熔化溫度和成型溫度均要高于普通浮法在 100度以上，錫槽氣氛的氫濃度在3. 1-8. 5%體積之間；玻璃基板在錫槽內(nèi)的滯留時間在15 至20分鐘之間。在本發(fā)明中，SiO2的含量為53. 50-59. 50%。低于普通的浮法成分，有利于提高玻璃基板的機(jī)械強(qiáng)度，提高熱膨脹系數(shù)，耐化學(xué)性增高，促進(jìn)整體配料組分的熔化，所以確定 SiO2 的含量為 53. 50-59. 50%。Al2O3的含量為6. 10-9. 00%，用以提高玻璃結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，高含量的Al2O3有助于玻璃應(yīng)變點(diǎn)、抗彎強(qiáng)度的增高，但過高玻璃粘增大，因此Al2O3的含量確定為6. 10-9. 00%。氧化硅和氧化鋁共同構(gòu)成玻璃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的主體，讓玻璃基板更穩(wěn)定，不容易受到外界的侵蝕。CaO的含量為3. 10-8. 00%,氧化鈣用以促進(jìn)玻璃的熔解和調(diào)整玻璃成型性。其特點(diǎn)是高溫可以降低粘度，促進(jìn)熔化質(zhì)量的提高，低溫可以增加粘度，有利于玻璃快速攤平成型。如果氧化鈣含量少于3%，將無法降低玻璃的粘度，含量過多，熱膨脹系數(shù)也會大幅變大，不能滿足對玻璃性能的要求。所以CaO的含量確定為3. 10-8. 00%。MgO的含量為I. 00-5. 50%，氧化鎂可以促進(jìn)玻璃的熔解和調(diào)整玻璃成型性。作用與CaO相似，但含量過多時，玻璃會容易出現(xiàn)硅灰石析晶，影響成型。所以MgO的含量確定為 I. 00-5. 50%οBaO的含量為O. 10-9. 00%，和CaO —樣有提高玻璃熱膨脹率、軟化點(diǎn)的効果，可以提高玻璃的光學(xué)性能。氧化鋇作為助熔劑和防止玻璃出現(xiàn)析晶，如果含量過多，玻璃密度會太高，導(dǎo)致產(chǎn)品的質(zhì)量過重。所以BaO的含量確定為O. 10-9. 00%。SrO的含量為O. 10-8. 90%，氧化鍶與氧化鋇的作用相似，也可以提高玻璃的光學(xué)性能。含量過多，玻璃的密度會變大，且應(yīng)變點(diǎn)會大幅度降低。所以SrO的含量確定為
O.10-8. 90%ο氧化鈉及氧化鉀具有降低玻璃熔解溫度及降低黏度之作用，具有助熔效果，可降低玻璃熔制所需能量，降低黏度也有助于排除氣泡，縮短玻璃熔解與澄清時間。但氧化鈉及氧化鉀過量易引起結(jié)晶，且弱化耐酸堿侵蝕能力，也會降低玻璃機(jī)械性質(zhì)，因此其含量應(yīng)控制在0-7. 00%的氧化鈉,0-10. 00%的氧化鉀，且氧化鈉及氧化鉀的總重量百分比低于
17.00%ο本發(fā)明所制成玻璃樣品的組成及物理特性匯整于表1，在表I的玻璃基板原片樣品，都是用以下方法制造；Si02是由砂巖礦石提供，CaO和MgO分別方解石和白云石提供，其余各組成成份是取常用化工原料，根據(jù)對應(yīng)的重量百分比計算出各種原料的用量后，加以均勻混合，再通過1480 1540°C的溫度，在鉬金坩堝中高溫熔化I. 5小時，熔化過程中，定期用鉬金攪拌棒進(jìn)行攪拌，促進(jìn)玻璃中各組成成份的均勻熔化，然后根據(jù)成型溫度制作出 PDP玻璃基板原片的厚度，通過退火爐，冷卻至室溫，再對所制成的玻璃原片進(jìn)行簡單的冷加工處理，最后對玻璃板的物理化學(xué)特性進(jìn)行測試?？煞謩e得到氧化物組成、密度、熱膨脹系數(shù)、應(yīng)變點(diǎn)、退火點(diǎn)、軟化點(diǎn)、透過率、楊氏模量等特性數(shù)據(jù)，分別顯示在表I、表2中的實(shí)施例下面。表 I
權(quán)利要求
1.在基于浮法工藝生產(chǎn)的等離子顯示器用的玻璃基板，其特征在于所述的玻璃基板原片中各化學(xué)成分按重量百分比組成如下SiO253. 50 59· 50%，Al2O36. 10 9· 00%，Na2O0 7· 00%，K2O0 10· 00%，F(xiàn)e2O3O. 01 O. 15%，CaO3. 10 8· 00%，MgOI. 00 5· 50%，SrOO. 10 8· 90%，ZrO20 4· 00%，BaOO. 10 9· 00%o
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于浮法工藝生產(chǎn)的等離子顯示器用的玻璃基板，其特征在于所述的化學(xué)成分中，SiO2與Al2O3的重量之和占總重量的59. 6(Γ68. 50%。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于浮法工藝生產(chǎn)的等離子顯示器用的玻璃基板，其特征在于所述的化學(xué)成分中，MgO、CaO、SrO,以及BaO的質(zhì)量和占總重量的4. 30^24. 90%。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于浮法工藝生產(chǎn)的等離子顯示器用的玻璃基板，其特征在于所述的Fe2O3的含量優(yōu)選O. 02-0. 13%。
全文摘要
基于浮法工藝生產(chǎn)的等離子顯示器用的玻璃基板，填補(bǔ)了國內(nèi)光學(xué)玻璃市場中等離子顯示器玻璃基板的研發(fā)空白，提供浮法工藝生產(chǎn)PDP玻璃基板原片的料方成分，通過對化學(xué)組成的精細(xì)配比，可以生產(chǎn)出滿足PDP玻璃基板的各項(xiàng)性能指標(biāo)的玻璃基板原片。用此種化學(xué)成份的組成物，很好地改善了玻璃的熔化、除去氣泡、促進(jìn)澄清、均化，從而更好的提高了PDP玻璃基板的良品率，還使其滿足了PDP玻璃基板的所有性能要求。
文檔編號C03C3/087GK102603181SQ20111042946
公開日2012年7月25日 申請日期2011年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月20日
發(fā)明者宋楚蕾, 李兆廷, 李剛, 李效青 申請人:東旭集團(tuán)有限公司