[发明专利]无碱玻璃基板及其制备方法

说明书

本发明公开了一种无碱玻璃基板及其制备方法。所述无碱玻璃基板在浓度为10重量％的HF溶液中的侵蚀量小于5.5mg/cm²，以其组成中各组分总摩尔量为基准，其组成包括：70‑74mol％的SiO₂、11‑14mol％的Al₂O₃、0‑2.5mol％的ZnO、10‑17mol％的RO和0.01‑2mol％的RE₂O₃，其中，RO为MgO、CaO、SrO和BaO中的至少一种；RE₂O₃为Y₂O₃、La₂O₃、Gd₂O₃、Ce₂O₃、Yb₂O₃和Lu₂O₃中的至少一种。所述制备方法包括：将各组分混合后依次进行熔融、脱泡、均质化、成型、冷却、切割、抛光、洗涤和烘干。所述无碱玻璃基板具有优异的综合性能。

技术领域

本发明涉及玻璃制造领域，具体涉及一种无碱玻璃基板及其制备方法。

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，非晶硅(a-Si)TFT技术，在生产制程中的处理温度可以在300～450℃温度下完成。LTPS多晶硅(p-Si)TFT在制程过程中需要在较高温度下多次处理，基板必须在多次高温处理过程中不能发生变形，这就对基板玻璃性能指标提出更高的要求，优选的应变点高于650℃，更优选的是高于670℃、700℃、720℃，以使基板在面板制程中具有尽量小的热收缩。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2.8×10^-6～4×10^-6/℃之间。为了便于生产，降低生产成本，作为显示器基板用的玻璃应该具有较低的熔化温度和成型温度。

用于平面显示的玻璃基板，需要通过溅射、化学气相沉积(CVD)等技术在底层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(Photo-etching)技术形成各种电路和图形，如果玻璃含有碱金属氧化物(Na₂O，K₂O，Li₂O)，在热处理过程中碱金属离子扩散进入沉积半导体材料，损害半导体膜特性，因此，玻璃应不含碱金属氧化物，首选的是以SiO₂、Al₂O₃、碱土金属氧化物RO(RO＝Mg、Ca、Sr、Ba)等为主成分的碱土铝硅酸盐玻璃。

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。但同时会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。因此，通过组分改良，使得低温粘度增大的同时还要保证高温粘度不会出现大的提升，甚至降低才是提高应变点的最佳突破口。

在高铝无碱硅酸盐玻璃体系中，添加氧化硼B₂O₃可以带来良好的助熔效果，同时有利于提升玻璃耐化性。但是在低温粘度区，B₂O₃却使得玻璃应变点显著降低，如何同时提高玻璃基板的耐化性和应变点温度成为长期困扰本领域技术人员的一道难题。