一种自洁净TFT-LCD基板玻璃及其制备方法[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 112499963 A(43)申请公布日 2021.03.16

(21)申请号 202011587663.X(22)申请日 2020.12.29

(71)申请人 中建材蚌埠玻璃工业设计研究院有

限公司

地址 233010 安徽省蚌埠市禹会区涂山路

1047号(72)发明人 彭寿　马立云　李常青　曹欣　

王萍萍　高强　王巍巍　赵凤阳　杨勇　崔介东　石丽芬　单传丽　仲召进　单发勇　秦旭升　王雷萌　李金威　郝志云　(74)专利代理机构 安徽省蚌埠博源专利商标事

务所(普通合伙) 34113

代理人 杨晋弘

权利要求书1页 说明书4页 附图1页

(51)Int.Cl.

C03C 3/11(2006.01)C03B 18/02(2006.01)C03C 21/00(2006.01)C03C 17/00(2006.01)

CN 112499963 A(54)发明名称

一种自洁净TFT-LCD基板玻璃及其制备方法(57)摘要

本发明涉及一种自洁净TFT‑LCD基板玻璃及制备方法，其特征在于由以下质量百分比的原料制成：59～63%SiO2、16～18.5%Al2O3、0.5～1.5%P2O5、3.5～5.5CaO、6～7.5%B2O3、1.5～4MgO、6～7%SrO、0～0.2%ZrO2、0.01～0.08％CaX2，SiO2+P2O5值为60%～63%，SiO2+Al2O3+ZrO2值为75.5～77%；（1）按上述配比混合各原料，1580‑1630℃熔制，1380‑1180℃浮法成型，退火制得TFT‑LCD基板玻璃；（2）将TFT‑LCD基板玻璃浸入熔融银盐中，350‑420℃进行离子交换4‑20h，在玻璃表面形成Ag/AgX膜。本发明优点：所述玻璃应变点高于650℃，熔化温度低于1630℃，成型温度区间高于150℃；使用离子交换法在玻璃表面制备得Ag/AgX膜，工艺简单，成本低廉；在可见光范围吸收强，太阳光利用率高，分解污染物性能优异。

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权　利　要　求　书

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1.一种自洁净TFT‑LCD基板玻璃，其特征在于由以下质量百分比的原料制成：59～63%的SiO2、16～18.5%的Al2O3、0.5～1.5%的P2O5、3.5～5.5的CaO、6～7.5%的B2O3、1.5～4的MgO、6～7%的SrO、0～0.2%的ZrO2、0.01～0.08％的CaX2，其中X为Cl、Br或I，SiO2+P2O5值为60%～63%，SiO2+Al2O3+ZrO2值为75.5～77%。

2.根据权利要求1所述一种自洁净TFT‑LCD基板玻璃，其特征在于由以下质量百分比的原料制成：59～61.5%的SiO2、16～17%的Al2O3、0.5～0.8%的P2O5、3.5～3.8的CaO、6～6.5%的B2O3、1.5～2.3的MgO、6～6.4%的SrO、0.03～0.05%的ZrO2、0.01～0.03％的CaX2，其中X为Cl、Br或I，SiO2+P2O5值为60%～61.5%，SiO2+Al2O3+ZrO2值为75.5～75.8%。

3.根据权利要求1所述一种自洁净TFT‑LCD基板玻璃，其特征在于由以下质量百分比的原料制成：62～62.8%的SiO2、17.5～18.5%的Al2O3、1～1.5%的P2O5、4～4.5的CaO、7.2～7.5%的B2O3、3.5～4的MgO、6.5～7%的SrO、0.05～0.15%的ZrO2、0.03～0.05％的CaX2，其中X为Cl、Br或I，SiO2+P2O5值为62%～62.5%，SiO2+Al2O3+ZrO2值为76.5～77%。

4.根据权利要求1所述所述一种自洁净TFT‑LCD基板玻璃，其特征在于：还含有0.1～0.2%的SnO。

5.根据权利要求1‑4任一项所述一种自洁净TFT‑LCD基板玻璃，其特征在于：应变点高于650℃，熔化温度低于1630℃，成型温度区间高于150℃。

6.采用权利要求1‑4任一项玻璃的原料制备自洁净TFT‑LCD基板玻璃的方法，其特征在于包括以下步骤：（1）按上述配比选择原料，将各原料进行混合，在1580‑1630℃熔制，1380‑1180℃浮法成型，退火制得TFT‑LCD基板玻璃；（2）将步骤（1）制得的TFT‑LCD基板玻璃浸入熔融银盐中，温度为350‑420℃，时间为4‑20h，进行离子交换，在玻璃表面形成Ag/AgX膜。

7.根据权利要求6所述制备自洁净TFT‑LCD基板玻璃的方法，其特征在于：所述步骤（2）中熔融盐的温度为360‑400℃，离子交换时间为8‑15h。

8.根据权利要求6所述制备自洁净TFT‑LCD基板玻璃的方法，其特征在于：所述步骤（2）中熔融盐的温度为370‑380℃，离子交换时间为10‑12h。

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说　明　书

一种自洁净TFT‑LCD基板玻璃及其制备方法

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技术领域

[0001]本发明属特种玻璃生产领域，具体涉及一种自洁净TFT‑LCD基板玻璃及其制备方法。

背景技术

[0002]目前，电子信息显示用玻璃的基板玻璃主要为无碱铝硅酸盐玻璃，由于这种玻璃料方中不含碱金属氧化物，且氧化铝含量高，导致玻璃熔制过程比常规钠钙硅酸盐玻璃难度大很多，同样的温度条件下玻璃表面张力大，体现出高黏度的特性，玻璃液受表面张力影

导致产品密度均匀响横向流动性差，且竖直方向的引力达到水平拉薄成形的难度就加大，

性差，而这正是浮法成型的劣势所在。

[0003]自洁净玻璃是通过在玻璃表面镀膜，通过光催化，将绝大部分污染物降解，从而保持玻璃表面洁净。目前自洁净玻璃的制备方法主要有化学气相沉积法、静电纺织法、磁控溅射法、溶胶凝胶法等，尽管制备方法种类很多，但是大多数都存在制备成本高、工艺复杂、不适合大规模生产等问题。

发明内容

[0004]本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种自洁净TFT‑LCD基板玻璃及其制备方法。

[0005]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种自洁净TFT‑LCD基板玻璃，其特征在于由以下质量百分比的原料制成：59～

63%的SiO2、16～18.5%的Al2O3、0.5～1.5%的P2O5、3.5～5.5的CaO、6～7.5%的B2O3、1.5～4的MgO、6～7%的SrO、0～0.2%的ZrO2、0.01～0.08％的CaX2，其中X为Cl、Br或I，SiO2+P2O5值为60%～63%，SiO2+Al2O3+ZrO2值为75.5～77%。

[0006]进一步,一种自洁净TFT‑LCD基板玻璃，其特征在于由以下质量百分比的原料制成：59～61.5%的SiO2、16～17%的Al2O3、0.5～0.8%的P2O5、3.5～3.8的CaO、6～6.5%的B2O3、1.5～2.3的MgO、6～6.4%的SrO、0.03～0.05%的ZrO2、0.01～0.03％的CaX2，其中X为Cl、Br或I，SiO2+P2O5值为60%～61.5%，SiO2+Al2O3+ZrO2值为75.5～75.8%。[0007]进一步,一种自洁净TFT‑LCD基板玻璃，其特征在于由以下质量百分比的原料制成：62～62.8%的SiO2、17.5～18.5%的Al2O3、1～1.5%的P2O5、4～4.5的CaO、7.2～7.5%的B2O3、3.5～4的MgO、6.5～7%的SrO、0.05～0.15%的ZrO2、0.03～0.05％的CaX2，其中X为Cl、Br或I，SiO2+P2O5值为62%～62.5%，SiO2+Al2O3+ZrO2值为76.5～77%。[0008]进一步，所述一种自洁净TFT‑LCD基板玻璃，其特征在于：还含有0.1～0.2%的SnO。[0009]进一步，所述一种自洁净TFT‑LCD基板玻璃，其特征在于：应变点高于650℃，熔化温度低于1630℃，成型温度区间高于150℃。

[0010]一种自洁净TFT‑LCD基板玻璃的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）按上述配比选择原料，将各原料进行混合，在1580‑1630℃熔制，1380‑1180℃

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说　明　书

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浮法成型，退火制得TFT‑LCD基板玻璃；

（2）将步骤（1）制得的TFT‑LCD基板玻璃浸入熔融银盐中，温度为350‑420℃，时间

为4‑20h，进行离子交换，在玻璃表面形成Ag/AgX膜。[0011]进一步，所述步骤（2）中熔融盐的温度为360‑400℃，离子交换时间为8‑15h。[0012]进一步，所述步骤（2）中熔融盐的温度为370‑380℃，离子交换时间为10‑12h。[0013]本发明的自洁净TFT‑LCD基板玻璃组分中：

所述的玻璃组分中SiO2含量的提高有助于玻璃轻量化，低热膨胀系数，耐化学性

的改进，但高粘度不利于生产，适宜的范围是59～63%；

所述的玻璃组分中Al2O3以[AlO4]四面体的形式进入网络，并对断网起到修补作

用，从而利于增强玻璃网络结构致密性，使玻璃特征黏度点增加，含量高有助于玻璃应变点、抗弯强度的改进，但过高则使玻璃容易析晶，适宜的范围是16～18.5%；

所述的玻璃组分中P2O5有利于降低玻璃的熔制温度，这是因为P2O5熔体的黏滞活

化能小，它与B2O3的黏滞活化能接近，同时P2O5进入玻璃结构形成[PO4]，其中有一个带双键的氧，带双键的磷氧四面体，是不对称中心，它可以导致玻璃的黏度变小，从而使得玻璃高温特征黏度点降低，有利于浮法成型工艺的控制，但过高的P2O5会导致玻璃化学稳定性变差，适宜的范围是0.5～1.5%；

所述的玻璃组分中MgO和CaO作用相似，可调节降低高温粘度和显著改善玻璃的熔

融性能，不会降低应变点，但含量过高会降低玻璃耐化学性，适宜的范围分别为1.5～4和3.5～5.5；

所述的玻璃组分中B2O3能单独作为玻璃形成体，高温条件下能以形成[BO4]，随着

温度降低，B有夺取游离氧形成[BO4]的趋势，使结构区域紧密，提高玻璃的低温粘度，防止析晶，但过高的B2O3的会使玻璃应变点降低，适宜的范围是6～7.5%；

所述的玻璃组分中SrO作为网络外体，可以降低结晶倾向和结晶速度，提高玻璃的

化学稳定性和机械强度，但引入过多会导致玻璃疏松，密度下降，硬度降低，适宜的范围是6～7%；

所述的玻璃组分中ZrO2可以有效的提高玻璃化学稳定性、降低玻璃膨胀系数和显

著提高玻璃的弹性模量，但ZrO2在玻璃中的溶解度小，增加玻璃析晶倾向，适宜的范围是0～0.2%；

所述的玻璃组分中引入CaX2再与熔融盐中Ag+产生离子交换，玻璃表面形成一层

Ag/AgX结构，达到光催化效果，产生自洁净性能，其中X为Cl、Br或I，外掺量为0.01～0.08wt％。

[0014]本发明的优点：

（1）本发明所述的自洁净TFT‑LCD基板玻璃具较低的熔化温度、成型温度和黏度特

征点，较宽的成形温度区间，提高玻璃液流动性，降低玻璃成形难度，易于浮法成型（应变点高于650℃，熔化温度低于1630℃，成型温度区间高于150℃）；

（2）本发明使用离子交换法，其工艺简单，成本相对低廉；（3）本发明所述的自洁净TFT‑LCD基板玻璃表面制备得Ag/AgX膜，在可见光范围吸

收强，太阳光利用率高，，与传统TiO2薄膜相比，紫外可见吸收效率大大提高，分解污染物性能优异。

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（4）将自洁净应用于电子信息显示用TFT‑LCD玻璃，不仅可以减少环境污染对显示

器件的影响，同时可以大大提高寿命，延长产品使用时间。

附图说明

[0016]图1为本发明实施例1、2玻璃的紫外可见吸收光谱图。

具体实施方式

[0017]一种适用于浮法成型的自洁净TFT‑LCD基板玻璃配方，按玻璃制备工艺熔融成形，与熔融Ag+盐离子交换后即得满足电子信息显示用的自洁净TFT‑LCD基板玻璃；具体实施步骤如下：

实施例1

一种适用于浮法成型的自洁净TFT‑LCD基板玻璃配方，包括质量百分比63%的

SiO2、14%的Al2O3、0.5%的P2O5、6.5%的CaO、5.5%的B2O3、4.5%的MgO、5.8%的SrO、0.2%的SnO，外掺CaI2量0.05%；按照此组分进行玻璃的配料、熔制得到的玻璃样品，浮法过程特征黏度点分别为：熔化澄清温度1598℃、成型开始温度1366℃、操作温度1186℃ ，这易于浮法成型过程的控制，浸入400℃熔融银盐，与Ag+进行离子交换8h，制得自洁净玻璃, 紫外可见吸收光谱如图1所示。[0018]实施例2

一种适用于浮法成型的自洁净TFT‑LCD基板玻璃配方，包括质量百分比62%的

SiO2、15%的Al2O3、1%的P2O5、6%的CaO、6%的B2O3、4%的MgO、5.7%的SrO、0.1%的ZrO2、0.2%的SnO，外掺CaCl2量0.05%；按照此组分进行玻璃的配料、熔制得到的玻璃样品，浮法过程特征黏度点分别为熔化澄清温度1604℃、成型开始温度1367℃、操作温度1190℃ ，这易于浮法成型过程的控制，浸入390℃熔融银盐，与Ag+进行离子交换10h，制得自洁净玻璃，紫外可见吸收光谱如图1所示。[0019]实施例3

一种适用于浮法成型的自洁净TFT‑LCD基板玻璃配方，包括质量百分比61%的

SiO2、16%的Al2O3、1.5%的P2O5、5.5%的CaO、6.5%的B2O3、3.5%的MgO、5.65%的SrO、0.15%的ZrO2、0.2%的SnO，外掺CaI2量0.05%；按照此组分进行玻璃的配料、熔制得到的玻璃样品，浮法过程特征黏度点分别为：熔化澄清温度1608℃、成型开始温度1370℃、操作温度1195℃ ，这易于浮法成型过程的控制，浸入380℃熔融银盐，与Ag+进行离子交换112h，制得自洁净玻璃。

[0020]实施例4

一种适用于浮法成型的自洁净TFT‑LCD基板玻璃配方，包括质量百分比60%的

SiO2、17%的Al2O3、2%的P2O5、5%的CaO、7%的B2O3、3%的MgO、5.6%的SrO、0.2%的ZrO2、0.2%的SnO，外掺CaBr2量0.05%；按照此组分进行玻璃的配料、熔制得到的玻璃样品，浮法过程特征黏度点分别为熔化澄清温度1613℃、成型开始温度1366℃、操作温度1201℃ ，这易于浮法成型过程的控制，浸入400℃熔融银盐，与Ag+进行离子交换6h，制得自洁净玻璃。[0021]实施例5

一种适用于浮法成型的自洁净TFT‑LCD基板玻璃配方，包括质量百分比59%的

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SiO2、18%的Al2O3、2.5%的P2O5、4.5%的CaO、7.5%的B2O3、2.5%的MgO、5.55%的SrO、0.25%的ZrO2、0.2%的SnO，外掺CaI2量0.05%；按照此组分进行玻璃的配料、熔制得到的玻璃样品，浮法过程特征黏度点分别为：熔化澄清温度1625℃、成型开始温度1373℃、操作温度1207℃ ，这易于浮法成型过程的控制，浸入370℃熔融银盐，与Ag+进行离子交换15h，制得自洁净玻璃。

[0022]实施例6

一种适用于浮法成型的自洁净TFT‑LCD基板玻璃配方，包括质量百分比58%的

SiO2、19%的Al2O3、3%的P2O5、4%的CaO、8%的B2O3、2%的MgO、5.5%的SrO、0.3%的ZrO2、0.2%的SnO，外掺CaI2量0.05%；按照此组分进行玻璃的配料、熔制得到的玻璃样品，浮法过程特征黏度点分别为：熔化澄清温度1623℃、成型开始温度1378℃、操作温度1207℃ ，这易于浮法成型过程的控制，浸入400℃熔融银盐，与Ag+进行离子交换18h，制得自洁净玻璃。[0023]实施例1～6制得的玻的浮法特征点如表1所示。[0024]表1 实施例1～6浮法特征点

组份(wt.%)实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5实施例6SiO2636261605958Al2O3141516171819P2O50.511.522.53CaO6.565.554.54B2O35.566.577.58MgO4.543.532.52SrO5.85.75.655.65.555.5ZrO200.10.150.20.250.3SnO0.20.20.20.20.20.2SiO2+ P2O563.56362.56261.561SiO2+ Al2O3+ ZrO27777.177.1577.277.2577.3外掺CaX20.050.050.050.050.050.05熔化澄清温度(℃)159816041608161316251623成型开始温度(℃)136613671370136613731378操作温度(℃)118611901195120112071207以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；任

何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

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说　明　书　附　图

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图1

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